坐落在杭州城市主干道之下的杭州下沙路隧道，是杭州亞運會代表性交通項目下沙路與12號路提升改造項目的關(guān)鍵控制工程。隧道受地下空間所限呈“S”曲線，有連續(xù)兩個610米的平面轉(zhuǎn)彎半徑，這在超大直徑盾構(gòu)施工中屬國內(nèi)首次，在世界范圍也是少有。

杭州下沙路隧道

在項目建設(shè)的3年多時間里，中鐵十四局建設(shè)團(tuán)隊充分發(fā)揮大盾構(gòu)品牌核心技術(shù)優(yōu)勢，圍繞盾構(gòu)裝備選型、管片結(jié)構(gòu)設(shè)計、盾構(gòu)隧道掘進(jìn)等方面優(yōu)化配置、科學(xué)創(chuàng)新，攻克大直徑、小曲線盾構(gòu)施工難題，按期實現(xiàn)節(jié)點目標(biāo)。

針對性設(shè)計打造“最佳利器”

杭州下沙路隧道全長7.47公里，其中盾構(gòu)段長1612雙延米，雙洞雙向六車道，隧道管片外徑14.5米，設(shè)計行車時速80公里。

“每條線路的最小轉(zhuǎn)彎半徑610米的區(qū)段長度均占到71%，連續(xù)直線部分僅占14%，超大直徑小曲線施工難度極高。”杭州下沙路隧道項目負(fù)責(zé)人屈克軍說，隧道的連續(xù)“急轉(zhuǎn)彎”，對盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性提出了更高要求。

為此，建設(shè)團(tuán)隊在盾構(gòu)機(jī)選型階段，就開展了針對性設(shè)計。他們優(yōu)化盾構(gòu)機(jī)刀盤設(shè)計，裝備15.07米直徑刀盤，采用4層刀高設(shè)計，配備輔助超挖刀，用以匹配大直徑、小曲線隧道掘進(jìn)條件，并配備了加強型盾尾刷。

“盾尾刷是保護(hù)隧道密封性的一道屏障，持續(xù)轉(zhuǎn)彎時，盾尾刷局部受壓會加大磨損，而轉(zhuǎn)彎過程中，盾構(gòu)與管片中存在的夾角則會減弱局部密封效果，易發(fā)生盾尾漏漿?！表椖慷軜?gòu)經(jīng)理杜繼凱說。

建設(shè)團(tuán)隊通過反復(fù)模擬研討各轉(zhuǎn)彎半徑條件下的盾尾間隙，分析不同盾尾長度與間隙的關(guān)聯(lián)，得出最優(yōu)設(shè)計方案?！案鶕?jù)方案，我們應(yīng)用加強型盾尾刷，同時適當(dāng)放大盾尾間隙，并優(yōu)化盾構(gòu)油脂注入工藝，達(dá)到有效保護(hù)盾尾刷、降低盾尾刷磨損的目的，滿足盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的密封要求?！倍爬^凱說。

此外，后配套物料運輸系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)高效掘進(jìn)的基本保障。杭州下沙路隧道對吊機(jī)軌道進(jìn)行了優(yōu)化，通過增加分段數(shù)量、縮短分段長度、控制相鄰夾角，滿足吊機(jī)行走機(jī)構(gòu)順暢運行下的角度需求。

盾構(gòu)機(jī)始發(fā)現(xiàn)場

精準(zhǔn)控制打造“最優(yōu)姿態(tài)”

杭州下沙路隧道連續(xù)穿越河道、富含沼氣地層、市政道路以及燃?xì)?、電力、給排水等主干管道，最小水平間距約1.2米，豎向最小凈距約9.2米。

“地上風(fēng)險源密集，地下持續(xù)長距離轉(zhuǎn)彎，且掘進(jìn)受軟土地層影響，整個施工中極易出現(xiàn)偏移，稍有不慎，后果不堪設(shè)想。”杜繼凱回憶說，隧道要在持續(xù)轉(zhuǎn)彎中穿越15個風(fēng)險源，沉降控制要求高，施工難度大，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制極為重要。

操作人員正在操作盾構(gòu)機(jī)

建設(shè)團(tuán)隊充分發(fā)揮中鐵十四局大盾構(gòu)豐富施工經(jīng)驗，引入智慧化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全過程可視化動態(tài)管理?！岸軜?gòu)機(jī)搭載了導(dǎo)向、刀具磨損實時監(jiān)控、管片上浮測量等智能化管理系統(tǒng)，對盾構(gòu)機(jī)軸線數(shù)值、管片上浮量等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集分析，為盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)。”項目總工程師劉磊介紹。

“我們操作的兩臺盾構(gòu)機(jī)均超5層樓高、超100米長，在持續(xù)轉(zhuǎn)彎下，一點點小的偏差就有可能迅速發(fā)展擴(kuò)大，加大盾尾刷的磨損、對管片及周圍土體產(chǎn)生擾動，造成地表沉降或隆起。”杜繼凱說，在掘進(jìn)中，盾構(gòu)機(jī)操作人員必須要按照“小糾、勤糾”的原則，對掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行實時調(diào)整，保證盾構(gòu)機(jī)始終按照軸線前行。

“項目還接入遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)，將盾構(gòu)機(jī)的控制大腦與遠(yuǎn)在南京的公司總部盾構(gòu)智慧管理中心連接，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時，將盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)操作權(quán)移交給總部技術(shù)人員，及時解決問題。”劉磊說。

精心設(shè)計打造“最強護(hù)罩”

管片環(huán)環(huán)相扣，筑起盾構(gòu)隧道最強“金鐘罩”。在杭州下沙路隧道，16120塊管片組成的盾構(gòu)隧道渾然天成，不滲不漏，行走其中，宛若走進(jìn)兩條“最美空間曲線”。

16120塊管片組成的盾構(gòu)隧道

“一般隧道管片都是2米成環(huán)，但在實際中，管片拼裝成環(huán)后并不是每處寬度都是2米，這就是管片的‘楔形量’設(shè)計，也是隧道空間曲線形成的原因?！眲⒗诮榻B說，杭州下沙隧道采用的管片最寬2.04米，最窄僅1.96米，最寬和最窄處最大相差8厘米。

“將最寬的位置始終拼在一側(cè)，就能使成形隧道向另一側(cè)彎曲。”具有10年豐富經(jīng)驗的拼裝手徐海生回憶說，在拼裝過程中，他通過將管片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，把最寬管片拼在不同點位上，產(chǎn)生不同超前量，就形成了下沙路隧道所需要的空間曲線。

不僅如此，為優(yōu)化盾構(gòu)管片受力，建設(shè)團(tuán)隊還增加螺栓數(shù)量，均勻螺栓點位，采用8.8級高強螺栓連接管片，保證管片連接的牢固性和穩(wěn)定性。為了確保已成型隧道管片的穩(wěn)定性，他們還采用水泥雙液漿，對全線每一環(huán)管片進(jìn)行二次注漿，加快同步注漿漿液強度提升。

如今，在周邊群眾的熱切期盼之下，這座亞運會保障工程已進(jìn)入通車倒計時，而鐵建人的風(fēng)采也將隨著工程的正式通車閃耀亞運之城。