2020-02-17 419 0
春节期间,汕头海湾隧道项目近200名员工坚守在岗位上,他们除了要确保两台盾构机的正常施工外,还要迎击席卷全国的新冠肺炎疫情,项目部在公司的号召下,一边抓防疫,一边抓进度,以强力组合拳进行有力部署。
2019年7月8日,决战东线基岩凸起段号角在项目吹响,全体参战人员激情高涨。项目秉持以安全稳妥,连续顺畅的管理目标,坚持精力专注,谨慎敏感;管控有序,反应迅速的精神,笃行即时研判,总结优化的工作原则,在历时156天之后,于2020年2月5日顺利突破海中182米基岩凸起段掘进施工任务,冲击最后贯通目标。
汕头海湾隧道的基岩凸起段是项目盾构施工的最大难点,“岩面高、强度大、变化快、埋深浅、覆土软、水压高”,基岩凸起段最大侵入高度为8.6米、宽度15米,上方为软土及砂层,低速掘进下掌子面稳定难度极大,同时在软硬结合面对刀具冲击荷载高,大大增加了刀具更换频率。随着基岩段的连续掘进,侵入开挖面内岩石量越来越多,延米最大岩石方量近80方,单位时间内切削下的岩量高,容易在开挖仓底形成堆积,影响泥浆环流,造成堵塞及掌子面压力波动失稳,也加大了刀具及刀盘的二次磨损。
基岩段岩石主要为中微风化花岗岩,根据项目地勘揭露岩石最高强度已达216兆帕。由于基岩岩石强度高,刀具破岩承载大受力复杂,易出现刀具异常损坏,包括偏磨悬磨开裂及崩刃等。掘进过程中刀具持续受到高频冲击交变荷载,刀具螺栓易松动断裂,刀具更换频率高。海中182米基岩段掘进因刀具螺栓松动断裂、刀具磨损共计换刀225次,平均每掘进1米需要更换刀具1.2次。过程中项目组织技术人员对刀具配置进行了优化,采用重型滚刀并且加宽刀刃厚度,着重对刀圈进行了梯度硬度的升级设计,采用外刚内柔的理念克服岩面高强度。还在此基础上进行了一系列创新,如常压滚刀防后退监测装置、常压滚刀刀具安装优化创新、刀具螺栓强制防松等优化。
盾构机施工对开挖仓存在视觉盲区,特别是当面临基岩凸起段岩面起伏剧烈,给盾构机掘进稳定造成了极大影响。基岩段开挖面上部土体极软下方基岩极硬,强度差异大,导致盾构掘进时,盾构机很容易出现上漂的趋势。项目技术人员整理出了一套“望闻问切”的办法进行提升。一望,指定专人24小时对渣样中的岩石进行统计分析,实时掌握刀具破岩状况;二闻,根据项目研发的掌子面声音采集系统,在主控室内对中心锥磨岩的声波进一步分析,确定基岩起伏范围;三问,配置掘进参数分析员,结合“望”、(闻)每小时对掘进参数、刀具监测参数进行匹配分析;四切,综合上述三项信息结合实际工况,可抽象的数据描述出当前掌子面的状况,通过表象还原不断优化施工措施。
另外,基岩段隧道上方覆土厚度均小余1倍洞径,对开挖面稳定控制要求极高,一旦泥浆循环出现滞排会直接导致泥水仓压力波动,稍有不慎易引起上覆土易击穿开挖面失稳。为确保盾构机姿态稳定,项目对盾构机压力设定采用大数据分析,类似地质情况下设定了初步的压力值,在过程中加强在水下对压力的控制,根据数据反馈再对压力值进行修正,始终将压力控制在可控范围内。
处于水下复核软弱地层内基岩,上方以淤泥、淤泥质土、淤泥混砂、粉细砂为主软土地层灵敏度高,抵抗扰动稳定性差。项目采取召开“三次东线过基岩技术讨论会+一次过基岩段施工与管理专项评比活动启动暨攻坚动员大会+设备、物资配件两个检查评估+一个刀具管理讲座、一套盾构施工设备操作讲座”,并为基岩掘进量身定制了“海中基岩掘进施工技术手册”、“海中基岩掘进异常工况辨识及应对手册”“设备故障及维修手册”等技术指导作战书,为海中基岩凸起段掘进奠定了坚实的技术基础。
海中基岩段掘进施工进度慢周期长风险高,是一场持久攻坚战。特别是在高水压下,对盾构内各施工环节密封要求非常高,特别是针对突泥涌水,项目防患于未然,多次通过实操和桌面演示,反复演练。在施工质量上,技术人员和现场工人严格把控,目前在管片密封等环节均未出现漏水现象。
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