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我国已建在建、纳入规划隧道规模建设速度均居世界第一

发布时间:2016-02-29 09:40 来源:魅力网 

 魅力消息(记者艾郄  姚茹):中国有多少隧道?目前,我国公路、铁路隧道总长约2万公里,各类水下隧道总长超过1万公里。如果加上在建和纳入规划的,中国隧道总里程可绕地球赤道一周有余,规模和建设速度均居世界第一。

 中国隧道有多牛?世界上最高的特长隧道、世界上最长的湖底隧道……从高原到溶洞,从江底到海底,条条“长龙”钻山入海,是中国隧道建设水平跨入世界前列的无字丰碑。

  穿海过江,应对潮汐水压变换,难度不亚于钢丝上跳芭蕾

 今年1月29日,随着机头刀盘旋转,两层楼高、85米长的“成功号”盾构机缓缓向前推进,我国首条地铁过海隧道——厦门地铁2号线过海隧道正式开始掘进施工。盾构机“头部”的刀盘犹如开路先锋,将前方的土石不断凿碎搅拌。这些被凿下的土石混着水,通过盾构机上管线被输送到泥水分离站。随着刀盘前移,盾构机自动将一片片弧形混凝土预制管片“贴”到刀盘打出的隧道洞壁上。边凿边贴,两年后,在海平面下60米深的地方,将有一条2.1公里的隧道连接厦门岛内外。

 “虽然同在一个城市,可是从厦门岛外海沧进到岛内要开1个小时车,等隧道通了,坐地铁也就15分钟,那我这餐馆的流水至少得增30%。”厦门海沧区东屿村旗发渔村的老板郑奇忠,从未如此关注过隧道施工。

 对于千千万万个郑奇忠而言,每一条隧道由暗转明,打通的是不一样的未来。从依靠钢钎、大锤打眼,炸药爆破碎石,肩扛抬运砟土的“白手起家”,到利用盾构这种地下工程“土行孙”施工,中国隧道施工也经历了一次次由暗转明的技术飞跃,更使穿江过海成为可能。

 穿江过海,要过“水压关”。与陆地施工不同,无论是江水还是海水,水压随潮汐瞬息万变,特别容易导致盾构压力不平衡而击穿土层,造成海水倒灌,使前期施工付之一炬。“厦门地铁隧道位于水下60多米,上面覆土层只有9米,水压在每平方厘米0.3公斤到5公斤间变化,这就相当于盾构机上一会压着大象,一会儿压着兔子。压力大了容易击穿土层,少了又容易塌方,这种施工挑战前所未有。”中国铁建十四局集团厦门地铁过海隧道项目部总机械师杨民强介绍,尽管难度不亚于钢丝上跳芭蕾,曾成功打通多条长江隧道的中国建设者,已经掌握了一整套“水底压力平衡术”,可以盾构前行做到数万块隧道管片的拼接精度误差仅0.3毫米,不透不漏。

 穿江过海,要过“地质关”。“不打隧道,就不会了解中国的多样地貌。”曾参与多条水底隧道施工的总机长吴玉礼回忆,修建穿黄河的兰州地铁1号线隧道时,大家遇到了易塌方的鹅卵石层,一度卡住刀盘;修建穿越湘江的长沙地铁时,又遇到了溶洞,只能通过灌注砂浆填洞,给盾构机制造反作用力再推进。最难忘的是打通穿越扬州瘦西湖的隧道。“长达1200多米的硬塑粘土地层,就像扬州特产牛皮糖,粘得刀盘都转不动。大家为刀盘装上了自制的高压冲刷系统,把施工效率提高了4倍,创造了超大直径盾构机在全断面粘土地层平均日掘进8米、最快日掘进12米的世界纪录。”

  山里打洞,防瓦斯就像守护“火药桶”,抽水能抽出小水库

 隧道,多在险峻处。在工程体量越来越大、施工地质越来越复杂的今天,瓦斯、涌水、岩爆、高岩温成了隧道施工的“拦路虎”。

 “打隧道的谈瓦斯色变,并不夸张。”中国铁建二十二局集团项目部经理钟奇杰回忆,贵昆铁路六沾复线乌蒙山一号隧道,穿越2个煤系地层,是我国瓦斯压力最大的隧道,最大压力下瓦斯涌出量每秒达20.624立方米。隧道开凿电气装备多、摩擦难免,可在这样的瓦斯浓度下只要有一丝明火,隧道瞬间就会变成“火药桶”。

 让“火药桶”哑火,一要实时检测到位,二是保证有效通风。项目部引进了先进瓦斯自动监控系统,洞内的甲烷、一氧化碳、硫化氢等有毒气体浓度,以及温度、湿度、风速等信息实时在洞口电子屏上显示,连施工人员也被明令禁止穿化纤衣服,防止静电产生,可谓“武装到牙齿”。为了加强通风,仅隧道出口端就设有各种抽风机11台。

 除了防爆,排水也是难点。隧道施工,可能会遭遇地下水突然渗透,水量大时不仅会冲走施工设备和人员,还会造成洞体塌方,是隧道施工事故的重大隐患。

 新关角隧道,海拔3400米的世界高海拔第一铁路长隧道,施工中最大的困难是洞内超强涌水。“平均每天要从洞内抽排水17万立方米,最大日涌水可达32万立方米,相当于一天抽出一座小型水库。打孔时,喷射出来的水柱能把风枪手一下子冲倒在地。”中国铁建十六局关角隧道指挥长孙胜臣说,为了排水,项目部展开科研攻关,不仅利用红外线探水,设置了多级泵站,还成立了水电维修队,额外开凿了一条8060米的泄水洞,形成了高原隧道应对超强涌水的一套完整的施工方案。

 穿越地震带,也是中国隧道施工的独特挑战。我国是地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广的国家。不少隧道不得不穿越地震断裂带。像我国海拔最高的拉日铁路,就穿越雅鲁藏布江峡谷区地震断裂带,全线却有29座隧道,占了近1/3的路程。这样的地质条件,不仅导致隧道中经常遭遇岩爆,挖掘机屡屡被滚下的石块砸坏,而且还使施工必须穿越地热区间。

 “我们这是打隧道打进了高原火焰山,岩壁温度高,再加上高原本就缺氧,工人们进入隧道,别说施工,呼吸都困难。”中国铁建十二局拉日铁路项目部项目经理尚红卫回忆,施工洞内最高温度达到46摄氏度,堪比桑拿房,一些工人进洞后不到半小时就发生晕厥。就是在这样艰苦的条件下,我国首条高原高岩温长距离隧道吉沃希嘎隧道仅用一年半就打通了。

  地铁隧道,绕避城市地下“蜘蛛网”,也要避免“马路拉链”

 与深山海底隧道相比,城市隧道的工程量稍小,但施工“难度系数”一点不低。

 目前国内在建的众多地铁、地下走廊均处于城市繁华地段,隧道施工稍有不慎就会导致地上建筑物变形、开裂,甚至倒塌。此外,城市地下水管、电线、光缆、热力管道等错综复杂,地铁施工也需要绕避这些“盘丝洞”。

 以国内首座全暗挖双线换乘地铁站——北京黄庄站为例,其挖出的砂土约25.7万立方米,能在标准足球场上盖起16层大楼;其地下深度达27米,地下风井结构距路口东南处的中发电子大厦基础仅3.6米,相当于走出大厦3.6米就是27米深的悬崖,施工不慎,大厦将倾。车站施工范围内还有自来水、电力、电信、天然气等56条管线,挖深挖浅都可能触及这些“隐性炸弹”,造成城市断水、断电,甚至燃气爆炸。

 城市“地下工作者”就得胆大心细。地铁施工不仅要和地层紧密结合,也要适应周边市政环境。中国铁建十四局北京地铁黄庄站项目工程部部长侯永兵在施工前,就把施工范围内的518个井都下了一遍。黄庄地区每个管井的位置、年代、特点,他都了然于心,被同事戏称为“黄庄地下活字典”。“了解这些城市管网,不仅关系地铁工程质量,更关乎同事和城市的安全。”

 防沉降更是地铁隧道施工的大考。像软土、湿陷黄土等地层,稳定性差,一旦处理不好,容易导致结构变形,使路面塌陷。为了最大限度减轻对周边的影响,建设者不仅给施工掌子面搭支柱、穿铠甲,还利用地下水回灌技术,将施工开采抽出的地下承压水回灌到原地层,确保周边地表“水位零降落,地面零沉降”。

 城市隧道建设也要避免“马路拉链”。在郑州繁华的中州大道地下3米深处,世界上最大的矩形隧道掘进机“中原1号”钻出了如今车水马龙的中州大道隧道。“矩形盾构施工效率比人工开挖要提高四五倍,而且隧道空间利用率还能提高近20%,更有利于通行。”郑州市下穿中州大道隧道工程项目部项目经理杨红军介绍,利用自主创新的国产盾构机,上百人干一年的工程量,20多人两个月就可完工,并且一举改变市政隧道施工需开膛破肚、交通断行的历史。“别看还是在修隧道,却告别了‘郑州郑州,天天挖沟’的老黄历!”

                                                                      (责任编辑  李倩)

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