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利用仿生学挖海底隧道
发布时间:2025-06-04
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广东汕头内海湾,是我国重要的海上交通枢纽,这里商船如织、航线繁忙。用高铁连通南北两岸,架桥会阻碍通航,建设隧道便成为首选方案。工程团队突破高烈度地震区、复杂地质条件、超高水压等多重难关,汕头湾海底隧道成功贯通。
   百变盾构工艺:掘进“三重极限”地质段
  汕头湾北岸,滩涂淤泥深厚,入海处浅覆高压,采用钻爆法、明挖法作业,坍塌风险很高,种种工况让盾构掘进方案脱颖而出。施工前半段,盾构机日行近10米,用时仅4个月,便完成掘进任务。当进入海底深处,盾构推进的速度急转直下,有些段落一天掘进不足1米!先遇孤石阵,再碰软硬不均地层,最后挑战“钢铁”般硬岩……汕头湾海底隧道盾构段的“三重极限”地质段落。
  100米范围内,3块巨型孤石挡在盾构机前。硬顶,存在安全风险;爆破,影响周边环境。进退维谷之际,同步进行的海上注浆作业给李为带来启发:何不采用钻爆方式破解孤石困局?团队从前端打出多个钻头,“数箭齐发”破入巨石。随着装入的炸药轻微发力,孤石裂成碎石,轰然坍塌,障碍被清除。大家原以为,穿过孤石阵,盾构掘进将一帆风顺。但形态多样、软硬不均的地层让盾构机再次“受挫”。


  问题出在哪?实际地质情况极为复杂,盾构机无法准确调整参数,难以操控掘进姿态。加密实地勘探、汇总地质数据、精准画像地层……慢工出细活,在团队的不懈努力下,盾构机顺利贯通软硬不均地层。就在大家认为黎明即将到来时,没想到,最后几百米的盾构“路”却是最难走的。
  当盾构机掘进至全断面硬岩段落,掌子面频繁转入风化槽及节理密集带地层,坚不可摧的刀具被异常掰断,溃口磨耗越来越大。屋漏偏逢连夜雨,在这强度高达200兆帕的硬岩中,又遭遇突发掉落大石块,让向前掘进的道路雪上加霜。必须穿过这500余米长的硬岩段!  工程团队联合行业专家,经现场调研、论证后,想出一个仿生学的妙招——“变大口吞咽为小口啃食”。依据这一思路,团队对盾构机进行施工改造——增设滚动检测系统、加密刀具数量,让盾构机稳扎稳打,一步一步向前推进。

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  硬岩层被逐步“啃食”,但盾构机磨损消耗极大,“趴窝”风险增加。工程团队再次调整掘进策略,通过精细化维修保养与监测,确保盾构机在海底有效掘进。3月26日,历时900多天,盾构施工法隧道与钻爆施工法隧道最终胜利会师。14.57米的开挖直径,也让汕头湾海底隧道成为当前世界直径最大的铁路海底隧道。

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