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“解锁”泥岩地层快速掘进技术 广西首条高铁盾构隧道贯通

2021-10-11 15:29:57
来源:科技日报 作者:钟莹 赵耀荣 科技日报记者 刘昊 评论:0

  10月9日,在广西南宁市江南区亭洪路施工现场,随着“壮美号”盾构机巨大刀盘破洞而出,广西首条高铁盾构隧道胜利贯通,标志着西部陆海新通道重要项目——新建南宁至崇左铁路(以下简称“南崇铁路”)建设取得重大进展。

  中铁十四局集团公司副总经理马军表示,留村隧道开工建设以来,中铁十四局项目部应用了可视化智慧施工管理平台,精准控制盾构机掘进参数,全方位加强沉降数据监测,顺利完成6条既有线铁路下穿,实现“零沉降”,解决了多项行业建设施工难题,取得了“泥岩地层快速掘进技术”等一批技术成果,经过20个月的连续掘进,按计划胜利贯通隧道,为全线铺轨扫清了最后一道障碍。

  施工方突破重重技术难题

  “隧道全长5725米,位于南宁市江南区和经济技术开发区,由于地上建筑物密集,云桂高铁等铁路、市政道路、地铁线路纵横交错,从地面上架高建设铁路的难度极高。”中铁十四局南崇铁路留村隧道项目负责人陈建福介绍说。

  为实现高铁进城愿望,综合利用地下空间,项目业主广西南崇铁路有限责任公司会同参建单位中铁二院、中铁十四局组成“交投先锋+留村隧道攻坚团队”,开展技术攻关,设计采用大直径盾构隧道形式从地下穿越,其中4006米采用一台开挖直径12.86米的泥水平衡盾构机施工。隧道设计为单洞双线,高速列车在洞内交会,最大程度上减小了对城市的环境影响。

  科技日报记者了解到,在这期间,施工方突破了重重技术难题。

  一是盾构直径大,长距离穿越复杂地质,施工难度大。留村隧道管片外径12.4米,内径11.3米,环宽2米,壁厚0.55米,采用直径12.86米泥水平衡盾构机独头连续掘进4006米,洞内高效组织施工难度大;大断面、长距离砂岩地层掘进对刀具磨损严重,换刀频率高,在工期紧张的情况下盾构机必须减少故障,保持较高的完好率;同时要针对区间泥岩地层进行有针对性的设计防止盾构刀盘结泥饼,提高盾构机对复杂地层的适应性。

  二是工程环境复杂,施工风险高。盾构隧道地处市区下穿建构筑物多,下穿越既有铁路6条、市政道路6条、地铁1条,穿越房屋群12处、地下各类管线27处,累计下穿长度3120米,占盾构区间总长度的77.8%。工程环境复杂,隆陷沉降控制要求高,施工风险大,在连续穿越6条既有铁路隆陷程度控制在2毫米以内。

  三是微细颗粒比例大,筛分后产生废浆量大。根据地质颗粒分析报告显示,25微米以下颗粒含量达72%,占比大,泥浆不能有效筛分处理,单环产生的废浆量大。在环保高压、雨量丰沛、弃渣场管理严格的情况下,废浆的干化处理和弃置成本高、组织难度大,泥浆处理直接决定着掘进效率。

  应用泥岩地层快速掘进技术 施工效率提高了一倍

  在留村隧道建设过程中,一批泥岩地层快速掘进技术得到实践应用和总结。

  中铁十四局项目总工程师周胜利介绍,泥岩地层具有黏性大和涨缩性的特点,就像年糕一样粘住牙齿,致使盾构机刀盘结泥饼,严重影响施工效率。项目部充分发挥大盾构领域积累的丰富经验和核心技术优势,针对这一地区地层特点开展技术攻关,对掘进设备和泥水循环处理系统进行了多次改造提升,优化施工组织,提前筹划出8处换刀位置,使用改进刀具及重新布置刀具类型,增加了刀具使用寿命,减少了带压进仓的次数,管路改造从根本上上解决了吸口滞排现象,施工效率提高了一倍,稳产时期平均每天掘进12米,经过20个月的连续掘进,按照计划胜利贯通隧道。

  此外,留村隧道在全国铁路盾构隧道首次采用管片定点预埋槽道工法。据了解,国内铁路盾构隧道此前均采用后锚工法施工接触网槽道,在铁路运营后出现了维护困难,锚栓、螺帽脱落,甚至出现了接触网掉落的危险情况,危及行车安全。留村隧道在国内首次采用管片定点预埋槽道工法,工艺简单、安装方便、质量稳定、使用寿命周期长,避免了后锚方式的不利情况发生,对确保行车安全有重大意义。

  “为确保全线顺利推进,我们实行24小时轮班制,加快隧道附属结构和无砟轨道施工,争取在4个月内完成全部建设任务,达到铺轨条件,迎接铺轨。”陈建福说。

  目前,全国在建直径10米以上大盾构隧道54项,中铁十四局24项,占比45%;实现了穿越“江河湖海城”、地质条件、涉足行业、盾构直径、施工工艺等五个“全覆盖”,推动形成了集勘察设计、装备制造、建设施工、管养维护于一体的大盾构全产业链的科技进步和创新发展。

  南崇铁路全线已进入铺轨阶段 预计2022年建成通车

  南崇铁路是广西全额自主投资建设的第一条高速铁路,由广西交通投资集团投资建设、中铁十四局施工,项目东起南宁站,经吴圩机场、扶绥县至崇左市。正线全长119.29公里,设计速度250公里/小时,概算总投资183.22亿元人民币。

  据悉,项目的规划建设对落实交通强国战略部署,加快“五纵五横”干线铁路网建设,助力建设新时代中国特色社会主义壮美广西,推动西部陆海新通道建设和“一带一路”建设具有重要意义。

  项目预计2022年建成通车,届时将实现南宁站、南宁东站与南宁机场动车直通,飞机与高铁无缝换乘,乘动车从南宁站到吴圩机场仅需12分钟,南宁至中越边境口岸城市崇左乘车时间从原来2个小时缩短为30分钟。

  自2018年10月南崇铁路项目全线开工建设以来,已累计完成投资120.69亿元,占工程建设投资144.62亿元的83.46%。截至10月6日,全线桥梁建设进度完成99.86%,路基土石方进度完成99.46%,隧道建设进度完成98.53%,站房工程完成51.18%,四电工程完成46.23%。南崇铁路项目2021年计划完成工程形象投资33亿元,目前,全线已进入铺轨阶段,铺轨(含站线)总里程约249公里,已完成49公里(19.68%);站后工程崇左南站、扶绥南站已实现主体结构封顶,进入屋面钢结构、装饰装修施工阶段。

(责任编辑:韩梦晨)

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