2015年12月23日,挾裹著碎石的“中交3號”盾構機從40米深的地下破土而出。當天,隧道局廣州地鐵7號線8標項目部承建的南村站至中央風機房區間雙線貫通。廣州地鐵集團公司發來感謝信,對于項目部零事故穿越珠江給予贊揚,稱其為廣州地鐵全體參建單位樹立了安全過江的典范。
以前沒有一個不出事的
該項目承建區間橫穿約600米寬的珠江瀝滘水道,其中200米為主航道。盾構機需在富水硬巖層中掘進,刀盤極易磨損,最深時在水下34米,水壓力大,存在盾構機密封系統失效、噴涌等風險,而且沒有充足地質鉆孔資料,未知風險大,廣州地鐵集團將其列為全線最大風險源。
“在廣州地鐵20多年的建設史上,盾構機下穿珠江水系不是第一次,但以前沒有一個不出事的。 ”項目經理羅興元介紹說,以往在廣州地鐵穿越珠江施工中,甚至出現刀盤散架、盾構機被淹等事故。
雖然羅興元心里壓力大,但他帶領的項目團隊卻是信心滿滿。“江底掘進時,每天都有人來檢查。 ”跟著羅興元干了近9年工程的項目常務副經理張志宇說道,“為了讓大家甩開膀子干,羅總把壓力都扛在自己肩上,在工作中為大家營造輕松的氛圍。 ”
龍卷風后的驚險15小時
施工中,江底隧道溫度始終在40度以上,建設者們不僅要忍受潮濕的環境和機器吵鬧的轟鳴聲,還都患上了不同程度的濕疹。“沒幾分鐘衣服就全濕透了,大家就光著膀子干活。 ”張志宇說,地下水偶爾從吊裝孔滴下,里面夾雜著的注漿液具有一定腐蝕性,皮膚粘上會立即出現紅色斑點,又癢又痛。然而,相比這點“輕傷” ,最令張志宇印象深刻的還是那場突如其來的龍卷風。
2015年10月6日,自順德而來的龍卷風從工地席卷而過。“高壓塔當時就被卷掉了,工地全面停電,盾構機停了下來。”張志宇回憶道。當時,左線盾構機剛開始往江底掘進,右線盾構機正處于最深點。“隧道為一路下坡,停電后無法抽水,其它工作面的積水及雨水從盾構機后方不斷流入。若一直這樣下去,不出6個小時就能把整個盾構機淹沒。 ”張志宇解釋說。停電后,項目部立即啟動應急預案,在羅興元率領下,各搶險人員在雨中忙而不亂地穿梭著。很快, 4臺發電機擺放到位,現場供電系統運轉正常。 4個班組經過15個小時連續不斷搶險,最終將積水全部抽干,沒造成大的損失。
10個月零事故的奇跡
為了安全過江,羅興元和他的團隊做了充足的準備,開展了2次方案論證、 6次技術培訓,制定了15個應急預案,組織了7次應急演練,并邀請盾構專家為后續施工提供指導性建議。2015年5月31日,“中交4號”盾構機首先從右線向珠江掘進。
由于巖層裂隙大,珠江水系發達,注入管片外壁的砂漿未等凝固便被不斷涌出的地下水沖走了。“這將導致管片背后形成空洞,從而形成過水通道,出現盾構噴涌、管片破損等一系列問題,嚴重影響施工質量和安全。”羅興元說。為解決這個問題,羅興元根據多年地鐵施工經驗,提出同步注入雙液漿的施工思路,在注漿過程中加入水玻璃。水玻璃和水泥漿反應大大縮短了漿液的凝固時間,從8小時縮短到20秒,成功填充了管片與地層之間的空隙,有效控制了盾構機后方來水。
此外,由于江底地質條件復雜,大部分為上軟下硬巖層,刀具磨損嚴重。按常規操作,采用敞開式的開倉換刀即可。“但當時巖層上部為軟土,江底含水量又大,開倉極易發生坍塌。”項目總工王栓解釋說。為確保盾構機安全、持續推進,項目部采用帶壓進倉作業的方法檢查并更換刀具,這也是隧道局首次在土壓平衡盾構機中使用此項操作方法。所謂帶壓換刀,即向盾構機前端土倉內注入過濾后的壓縮空氣,使其與外界土層形成一個密閉的壓氣空間,以壓縮空氣為壓力介質保證掌子面土層穩定,并能阻止地下水流入土倉內,使得作業人員能夠安全進入穩定壓氣空間內,進行盾構機刀具的檢查及更換工作。“從常壓環境進入高壓環境作業,對于工作人員的身體和毅力都是極大的考驗。 ”王栓介紹道,“為此,項目部進行了多次方案優化,邀請專家把關,實現了在惡劣地質情況下隨時進行帶壓開倉換刀作業,解決了江底掘進的難題。 ”
江底掘進,一分一秒都不能放松警惕。據張志宇介紹,掘進前方地質無法預測,“這一刻還是硬巖,下一刻就可能變成了松軟的風化巖,掘進參數都必須跟著調整。”大家24小時輪班,土建工程師認真觀察渣樣變化,分析渣樣成份,發現變化及時通知盾構機司機,盾構機司機根據水土壓力等實際情況,隨時調整盾構機推力、刀盤轉速、刀盤扭矩、土倉壓力等參數……各崗位人員分工協作、密切配合,保證了盾構機在江底順利掘進。
截至雙線貫通,兩臺盾構機在江底共計10個月的掘進過程中,項目部組織4個班組近150名人員開展施工,共換刀26次,更換刀具345把,創造了廣州地鐵建設史上穿越珠江江面最寬、水下最深、換刀次數最多、過江零事故的紀錄。