夏日的湛江海湾,艳阳高照,天蓝水碧,风光旖旎。两岸椰风习习,海湾中舟楫往来,一派繁忙景象。凌空飞架海湾的湛江海湾大桥上,车辆像流水一般穿行,奔向不同的远方。
广湛高铁与湛江海底隧道
2020年6月30日,在海湾大桥东岸桥头左边不远处,彩旗招展,标语醒目,人头攒动。新规划的广州至湛江高速铁路建设工程全线开工动员大会正在这里举行。
广湛高铁是国家“八纵八横”高速铁路网的重要组成部分,正线全长约401公里,线路起于广州火车站,途经佛山、肇庆、云浮、阳江、茂名、湛江等市,终至湛江北站。投资总金额估算998亿元,设计行车时速350公里,是广东省建设里程最长、投资最大的高铁项目,也是途经粤西各地市的第一条350公里时速高铁。
以前,粤西地区交通落后,严重影响了本地区社会经济各方面的发展。即使现在交通状况得到改善,但从湛江开车到广州也需要四五个小时,就算是乘坐动车前往,也要3个小时。将来广湛高铁通车后,将实现广州中心城区至湛江中心城区90分钟互达。广湛高铁将成为连接粤港澳大湾区、海南自贸港、北部湾城市群的高速铁路大通道重要组成部分,建成之后,将进一步促进湛江经济社会发展,提升粤西地区区域经济地位,在加强广东对外合作“陆海内外联动、东西双向互济”发展中发挥重要作用。
广湛高铁要通到湛江北站,在湛江境内则必须通过湛江海湾。通过湛江海湾的最优选择,就是建设海底隧道。采用隧道方式穿海,可以有效保留湛江湾现有城市天际线,对城市景观影响最小;避免工程对海洋生态环境造成影响,也不影响航道通行;同时,湛江是强台风高发地,过海隧道更具安全性、可靠性等优势。2020年6月30日广湛高铁全线开工动员会所在地,就是湛江湾海底隧道始发井的位置。开工动员会的召开,也意味着湛江第一条海底盾构隧道要开建了。
湛江湾海底隧道是广湛高铁的重要组成部分,全长9640米,为单洞双线结构,其中盾构段7551米,开挖直径14.3米,管片外径13.8米,内径12.6米,是我国目前独头掘进最长的大直径穿海高铁盾构隧道。该隧道具有开挖断面大、地质条件差、建设标准高、关键技术多等特点,国内外可供参考经验少。
隧道进口端位于坡头区海东新区海川快线北侧李西村附近,依次下穿东旺大道、东城西路、柏西路湛江奥体中心停车场及龙王湾路,并于龙王湾路附近下穿进入湛江湾,与湛江海湾大桥并行,于中澳友谊花园穿出湛江湾后,长距离下穿两侧建构筑物密集、地下管网密布的湛江市主干道乐山路,终至新建湛江北站。
一水曾隔天涯
说起湛江湾海底隧道始发井周边的地方,可说是百年沧桑,令人万千感慨!
很早以前,地处海东的这一带区域,人们戏称之为“天涯海角”。一面是天堑般的湛江海湾,其他三面是海汊和荒野岭头,交通极为不便。特别是要到对面的西岸去,宽阔的湛江海湾就是一水隔天涯。在现在的海湾大桥附近,曾有一个小渡口,有人称之为村底渡,也有人称之为三柏西渡。一叶小舟,载着人们惊险地穿行于海湾东西间的千重烟波里,曾经有多少小船被暴风打翻。
20世纪50年代初,开通了湛江(平乐)渡口,大码头代替了小渡口,平稳的车轮渡代替了小木头船,人们可以穿着鞋从此岸渡过彼岸。
再后来,改革开放的春潮从海湾涌起,后发崛起的东风吹绿了海湾两岸。一桥飞架东西,天堑变通途。2006年的最后一天,住在海湾两岸的人们经过湛江海湾大桥凌空而过对岸。
现在,过海隧道开挖了,湛江市民一想到即将可乘坐高铁从海底深处穿海过到对岸,不禁心驰神往。
铁军的风采
一切都按计划准备着,进行着。开工动员大会开过后,始发井周围的一些临时性设施相继出现了。湛江海湾大桥收费站不远处,海川快线左侧,一排排钢筋厂房的后墙上写着“广湛铁路铸精品,助力湛江高铁新时代”“传承铁道兵精神,展现新时代铁军风采”等醒目标语。
广湛高铁湛江湾海底隧道由领先行业的中铁十四局集团施工。该公司隶属于中国铁建股份有限公司,是国务院国有资产监督管理委员会管理的大型建筑企业,也是国内大直径盾构和水下盾构隧道及城市轨道交通领域的骨干和龙头企业。
这是一家实力雄厚享誉中外的企业,全称叫作中铁十四局集团有限公司。它的前身是组建于1948年的中国人民解放军铁道兵第四师。这支英雄的部队曾逢山开路、遇水搭桥,为新中国的成立立下了赫赫战功。
超大直径盾构施工技术是中铁十四局集团近年来着力打造的核心竞争力,已经初步奠定了它在国内超大直径和水下盾构隧道工程领域的领军地位。中铁十四局集团承揽建设了南京长江隧道、世界最大的单管双层盾构隧道——扬州瘦西湖隧道、国内第一条海底地铁盾构隧道——厦门地铁跨海隧道、世界首条特高压GIL综合管廊过江工程、京沈客专望京隧道、南京地铁10号线长江隧道、兰州地铁黄河隧道、济南黄河隧道等一大批具有重大影响力的工程。先后揽获国家科技进步奖二等奖、鲁班奖、詹天佑奖、国优金奖等大奖。湛江湾海底隧道由中铁十四局集团施工,足以令人放心。
“永兴号”始发
骄阳从海面喷薄而出,霞光染红了碧波荡漾的湛江海湾,湛江海湾大桥上,一辆接一辆的各种车辆,似乎奔跑得更加欢快,南国滨城湛江,充满着生机,洋溢着热情。
2021年6月28日,湛江湾海底隧道迎来了一个重要节点。广湛高铁湛江湾海底隧道“永兴号”盾构机正式始发,这标志着隧道建设进入了盾构段主体施工的节点。
工欲善其事,必先利其器。湛江湾海底隧道的穿海利器就是“永兴号”盾构机。盾构机是一种隧道掘进的专业工程机械,被广泛应用于地铁、铁路、市政等大型工程,被称为“工程机械之王”。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片),它区别于敞开式施工法。
盾构机,相当于一台超级智能机器人,由刀盘、盾体、后配套三大部分组成,集隧道开挖、衬砌一次成型,自动化程度高、施工效率高、对沉降控制标准高,安全、节能、环保于一体。盾构机的头部,是布满刀具的圆形转盘(刀盘),旋转的刀盘在推进油缸的推动下向前切削隧道开挖面的土体,刀盘切削的泥土冲刷落入开挖仓底部,再经搅拌器以及泥水循环,配置两路泥水管路,进浆和出浆管路,泵送至地面泥水分离场进行沉淀或筛分处理。推进油缸每前进2米时,就停止推进,进入拼装模式。盾构机掘进、拼环,循环往复,环环相扣,最终形成一条完整的隧道。
担负开挖湛江湾海底隧道的“永兴号”盾构机总长147米,总重3600吨,总装机功率7800千瓦,光是头部转盘的一把高约40公分直径约20公分的圆柱形刀具就重几百公斤,整个盾构机刀盘配备了112把固定式刮刀、59把常压可更换刮刀、32把固定式先行刀以及12把周边铲刀等共计不同功能的227把刀具,采用伸缩式主驱动,最大扭矩43156千牛,加强设计达到最佳配置,提高掘进效率。
“永兴号”盾构机像一条钢铁巨龙,每天以10-12米的速度,不停地向海底掘进。随着盾构机往前推进,那些预制的“盾”(支撑性管片)便被运到隧道里。这些预制件,形状就像一块块弯弯的“盾”,每环管片由10块管片构成,采用“7+2+1”的10分块设计,即由1块封顶块K,2块邻接块B和7块标准块,共10块管片构成完整的一环,即一个圆形结构。每一块成型管片宽2米,厚0.6米,重约13吨,通过喂片机输送至管片拼装机正下方。管片由管片运输吊机和喂片机持续供给,管片经管片运输吊机和喂片机输送至拼装机下方后,由拼装机起吊逐片安装。在安装区域推进油缸临时回缩,为新的管片安装提供足够空间。管片安装位置精确到毫米,安装完毕后立即推进油缸定位,随后使用螺栓连接完成,最后封顶块将从前端插入安装。这一块块管片通过盾构机拼装手分别被安放到两边盾构机内壁上,再被巨大的螺栓连接固定。每拼装完成一环,即拼装完成10块管片,就是往前掘进了2米。说拼装完成了多少“环”,就知道掘进的进度了。内墙“贴”上了“盾”,盾构机继续往前推进。这时通过管道输送来的砂浆混凝土就被填在管片外部的间隙,充实机械“盾”留下的空隙,达到止水填充加固的作用。与此同时,进行箱涵安装。箱涵是盾构隧道的预制构件,为进入盾构隧道内的车辆提供运输通道,且中间箱涵安装后才可进行边箱涵的施工,浇注混凝土盖板,增加通车面积。箱涵单块体积较大,纵向长度2米,且与管片环数相对应,同时箱涵也作为日后通车、逃生通道使用。
钢铁巨龙闹海
当你走进盾构机的内部时,就感到巨大的震撼,仿佛走进了一座巨型高科技机械堡垒。隧道内干净整洁,灯火通明,安全文明施工程度高,各式各样的机械及水电设备严丝合缝,精密运行。左前方有个控制室,安装着很多仪器显示屏,有着数百个按钮,掌控着盾构机的运行。现场工作人员不多,控制室内只有4个人,分别进行盾构机的各项操控以及密切关注各种数据,进行记录分析。控制室附近,还装有爬梯,在上方形成工作平台方便盾构拼装手拼装管片。控制室外也只有几名机修管理人员,负责对各种设备的巡视检查。盾构机尾部则不时开来一辆砂浆罐车,负责运送盾构机所需的砂浆。这个时候,站在超过四层楼高的隧道内,你不由得惊叹科学的力量。隧道井下分布在不同岗位的人员也仅有34人,操控着这条巨大的钢铁蛟龙,负担起这么浩大复杂难度超高的工程。看到这个,我们感慨万千,不禁为祖国“基建狂魔”的称号感到自豪。
当然,开挖海底隧道这么巨大的工程远不只隧道内那34个人在工作,地面上还有众多的部门,600多名施工建设者在不同岗位为开挖隧道日夜不停地工作着、服务着。搅拌运送混凝土、制作输送预制件、保证水电供应、物料运输等,哪一个部门都不能缺,哪一道工序都不能少,哪一个环节都不能出差错,就像把盾构管片牢牢连接的螺栓,一颗也不能少。
穿越主航道
湛江湾主航道为湛江湾海域最重要的海上运输线,将要通过的湛江湾海底隧道主航道段长195米,是湛江湾海底隧道工程中的一级风险源,也是整个海底隧道穿越的最深处,此处最大水深20.8米,最低点覆土16.7米。从海底再往下20多米处,才是“永兴号”的工作场所。湛江湾主航道下水压更大,最大水压6巴,相当于在一个指甲盖大小的面积上承受6公斤,也就是一箱12支装矿泉水压在一个指甲盖上的压力。盾构机在海底最低点长距离掘进承压性能面临巨大考验,施工难度和风险多高。同时,随着掘进里程的延伸,在海底超长距离掘进条件下物料运输、刀具磨损换刀、泥浆管路防爆、盾尾密封安全、长距离通风等技术难题都需要逐一破解,而每一个都不是容易破解的。
这195米主航道段,就像一只拦路虎,虎视眈眈地蹲在前面。但中铁十四局建设团队满怀信心,经验丰富,再加上远在南京总部的专家坐镇,建设者们毫不犹豫地向目标继续奋进。
为顺利实现“永兴号”盾构机穿越湛江湾主航道,项目组邀请盾构专家把关研讨技术方案,确保以最快的速度、最小的扰动完成盾构下穿任务。项目加强海上监测与洞内监测,实行24小时领导盯控,在穿越主航道期间,广湛公司、中国铁建总承包部、河南长城监理单位以及项目部形成联动机制,制定严密的施工方案和应急处置方案,强化过程安全质量管控,并通过智慧指挥中心实时监控湛江湾主航道各项数据和“永兴号”各项参数,确保安全平稳穿越主航道。
作为湛江湾主航道,这一段水面水深流急,波翻浪涌,鸥鹭翻飞。大大小小的船只,来来往往,片刻不停,一片繁忙。盾构机头部的转盘飞快地转动着,盾构机稳稳地往前推进,一环一环的管片准确无误拼装,砂浆混凝土填充着管片外的空隙。隧道外上方的船只,根本不知道水下40米处正有着一条“钢铁蛟龙”在不断掘进。
经19天连续鏖战,广湛高铁湛江湾海底隧道“永兴号”盾构机攻克最大难关,顺利穿越湛江湾最深处的主航道!
“永兴号”盾构机这条钢铁蛟龙,在“闹海”期间,对湛江湾主航道未造成任何影响,标志着湛江湾海底隧道成功攻克了新的技术难关,取得进展性突破,可喜可贺。
隧道外,工地上,一位头戴安全头盔身穿工作服的人,正带着一群来访者走进整洁的办公室。他叫房庆海,中铁十四局集团广湛高铁站前一标项目外协副经理,一位山东汉子,高高的个子,坚毅的脸庞,有几分梁山好汉的风采。他边走边说:“我们的施工队伍传承着铁道兵的精神,有着铁军的风采,是一支特别能战斗的队伍。我们上下一心,团结协作,互相支持。隧道挖掘需要什么,地面的部门就提供什么,不管白天还是黑夜,一分钟也不耽搁。”言语间流露出一股豪迈之气。
滔滔滚滚的湛江海湾上,百舸争流,不改它繁忙的景象。
【郑晓晖,广东湛江人,中国作家协会会员;张朋飞,山东巨野人,现任中铁十四局广湛铁路站前一标项目部政工部长。】