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上一版3 2008年12月28日 星期 放大 缩小 默认
蛟龙入江穿南北 勇立潮头为人先
———写在武汉“万里长江第一隧”通车之际
  图为武汉长江隧道内景。被誉为“万里长江第一隧”的武汉长江隧道12月28日试通车。   新华社记者 杜华举摄
  武汉市领导到武汉长江隧道施工现场办公,了解工程进展情况。    程锡钢摄

  2008年12月28日,由武汉市最大国有企业————武汉市城市建设投资开发集团公司(简称“武汉城投公司”)投资、中国中铁隧道集团联合体历经49个月建设的武汉长江隧道通车调试运行,自古与长江血脉相连的武汉人,终圆千年梦想!

  寒风中,“万里长江第一隧”露出迷人风采,为九省通衢的武汉绘出了江上有桥、江面有船、江底有隧的新图景。

  这是武汉城建史上的又一座丰碑,集中展示了武汉市城市建设发展的成果,体现了武汉人勇于创新、团结拼搏、克难奋进、敢为人先的精神。

克服多项技术难题

  “没有现成经验、充满无数挑战———武汉长江隧道注定要成为高科技运用领域的奇迹。”对于万里长江第一隧的建设,武汉城投公司董事长吴长均用一句话总结。

  3630米的武汉长江隧道不算太长,但向前的每一步都历尽艰辛,因为它跨越了自古以来关于公路交通的固定模式,实现了前无古人的壮举。“隧道开工之后,几乎每一个施工阶段都与世界级的技术难题相伴。”中铁隧道集团董事长郭大焕说。

  ———科学论证立项。

  武汉长江隧道论证阶段,曾经面对“求大还是求好”的抉择。经过国内一线专家论证,武汉市冷静地做出了3个决定:

  只建公路隧道。目前,武汉多座长江大桥均为公铁两用,铁路交通暂不存在过江压力,只建公路过江隧道可以避免重复建设。

  隧道建4车道,不建6车道。武汉长江隧道的定位是分解长江一桥和二桥的过江交通流,隧道两边基本为旧城区,属城市次干道。建4车道有利于与老城区道路匹配,同时有效避免由于设计流量过大而造成引流堵塞问题。

  施工采用盾构法,弃用沉管法。沉管法在运营条件、防水、防灾等方面优势明显,但施工难度大、风险大,施工过程中对防洪、通航和环境的影响相对较大,造价更是高出盾构法的25%。相比之下,盾构法技术成熟,对防汛没有影响,拆迁量较小,施工期短,且长江航运也不受影响。

  ———突破多项世界级难题。

  处于长江中上游河段的武汉长江隧道,地质水文条件复杂,技术难度和工程风险非常大,因此,从设计到施工遭遇诸多难题。

  长江武汉断面1400米宽,属富含水地层,江面到隧道底部57米,水深是上海长江隧道的1.6倍,水的压力达到0.6兆帕,这种水压在国内工程建设中前所未有。

  水越深,水压越大,隧道就越容易变形,这也成为武汉长江隧道最大的难点。为解决这一问题,设计方铁道第四勘察设计院经过数百次计算机模拟,决定让盾构机在江底每掘进2 米,就铺设一环管片,每一环由9片弧形管片构成,每片长2米、厚0.5米,重约10吨,管片边缘贴有防水条,外壁涂有密封胶,可应付隧道的各种起伏,形成一道坚实的内壁。通过管片与管片之间紧密相连,隧道内拼装完成了一幅由22792 片“鳞片”构成的拼图,支撑起整个隧道。这种管片是专为武汉长江隧道研制,2007年5月,管片研制被列入“863计划”,并通过科技部验收。

  强渗水,是长江隧道施工过程中遇到的大难题。因此,在管片拼接之前,还有一道工序:在管片的边缘贴上一条1至2厘米厚的橡胶垫,保证管片与管片拼接时无缝对接、咬合紧密。管片外壁还涂有5厘米厚的密封胶,这层胶让隧道的使用寿命达到100 年。

  在隧道使用过程中,若遇到裂缝渗水等情况,可以通过预留的孔槽向管片外围灌注高压水泥浆,对隧道进行二次加固。隧道曲线形路线的设计,也能适应武汉冬夏的剧烈温差气候。

  武汉长江隧道工程是目前国内技术最为复杂的盾构隧道工程,盾构直径大、一次推进距离长,同时,盾构的姿态控制也很难把握。隧道采用激光自动导向系统,配合人工测量,保持盾构机丝毫不偏向。并且还对刀盘和刀具进行了耐磨性设计,保证长距离掘进。

  此外,盾构机在地底下挖掘,容易引发土壤沉降,造成建筑坍塌。施工者采用“气垫式泥水平衡技术”,使盾构机掘进时波动很小,水土沉降控制在3厘米以内。

  长江隧道从汉口到武昌之间,共2537米。2008年1月,东线盾构机在大雪中切下最后一刀,这是中国盾构隧道在高水压、复杂地质条件下一气呵成的最长距离,创造了盾构施工的又一项纪录。

  ———废弃物循环利用。

  所有盾构隧道掘进中,都会在隧道外侧同步注浆,形成一道外保护层,防水、防地面沉降。因为盾尾脱离管片后,管片会与地下岩层之间产生间隙,盾壳越厚,间隙越大,不及时用注浆填充,会导致地层沉降。

  武汉长江隧道的江底掘进工作每天都会有大量泥沙挖出,为了节省泥沙堆放空间,同时节约成本,中铁隧道集团联合体与武汉理工大学合作,经过大量的数据分析研究和实验,课题组选用水泥、粉煤灰、絮凝剂和掺入纤维等办法,成功对泥和沙进行分离,形成“牙膏”一样附着力好、不容易被水冲散的浆液,在盾尾预设4个注浆孔,使其能在管片背后对称均匀地注浆和加压。

如今,“牙膏”除了对长江隧道内管片进行同步注浆外,还被广泛运用在建筑物地基加固,以及对盾构井端头周围的地层加固。

  ———强大的科研管理队伍。

  中铁隧道集团联合体完成了包括“盾构隧道管片衬砌结构与防水技术研究”等15项专题研究与补充勘察,攻克了高压进仓等世界性难题。

  该联合体指挥部20人,其中11人具有高级职称,7人具有中级职称,包含设计、科研、设备、管理、财务等方面的专业人才,组成了一个高素质、高技能、有效合作的高效管理团队。

  在盾构正常施工过程中,两台盾构需要200人完成盾构操作、注浆作业、管片安装与维护等一系列作业。中铁隧道集团盾构施工队伍,尤其是技术含量高的工种,都具备相应的证书和资格,盾构操作人员拥有丰富的施工经验。

  ———创造多项第一。

  作为第一个立项的长江隧道项目,武汉长江隧道建设中的高难度“逼”出了多项“第一”:

  国内第一个采用10米以上特大直径的复合式泥水平衡盾构贯通长江;  

  国内第一次在全断面砂层中完成掘进的盾构隧道;

  国内第一个采用通用契形管片的盾构隧道;

  国内第一个在隧道内设置并应用排烟通道的水下隧道;

  第一个采用管片双道防水的水下公路隧道;

  第一个建成通车的长江水下公路隧道。

建设效率令人瞩目

  在武汉市委、市政府的大力推进下,武汉城投公司和中铁隧道联合体的共同努力,以令世人瞩目的速度,再度成就“第一”———国内第一个建成通车调试运行的长江隧道。

  “这是长江上第一个立项,第一个审批,第一个开工的隧道。”武汉市市长阮成发这样评价武汉长江隧道:立项快、耗时少、效率高。

  ———政府高效决策,主要领导重点关注。

  1995年,武汉市科委组织铁道第四勘察设计院等单位展开“武汉地铁重大技术经济问题研究”,“过江隧道”作为重点研究对象,正式进入武汉市政府的议事日程。

  2001年,武汉市启动长江隧道工程前期研究工作。同年9月,武汉城投公司被明确为长江隧道项目法人,该公司立即组建隧道项目部,全力投入立项申报和项目前期准备工作。

  2002年4月,国家正式批复武汉长江隧道项目立项。武汉城投公司开始进行河道原型观测、水文研究、河工模型试验、工程地质与水文地质勘察等工作,武汉市规划部门进一步研究选址、功能定位、路线方案、交通流量预测……

  2003年,武汉市政府提出“尽快推进长江隧道工程前期研究”。

  2004年,武汉市聘请14位国内外著名专家、学者,为长江隧道的前期研究和科学决策、民主决策提供技术咨询。同年11月,国家发改委核准批复《武汉长江隧道工程预可行性研究报告》,11月28日,武汉长江隧道动工,成为万里长江上第一条开工的江底隧道。

  期间,湖北省、武汉市数任领导深入建设一线调研,关注隧道建设的进程。

  ———投资管理集约化。

  “高效的管理可以事半功倍。”是投资方武汉城投公司董事长吴长均总在强调的一句话。

  武汉长江隧道建设中,便采用了国际上流行的“设计—采购—施工”总承包模式,成为武汉市重大项目建设承包方式与国际接轨的有益尝试。这种模式,在国内大型基础设施建设中并不多见,也开创了武汉地区的先河。

  考虑到设计施工总承包方式有利于缩短项目前期工作周期,在通过有限国际招标后,城投公司选择了由中铁隧道集团有限公司、铁道第四勘察设计院、武汉市市政建设集团有限公司、武汉市城市规划设计研究院和奥地利D2咨询有限公司组成中铁隧道集团联合体,承建武汉长江隧道工程。

  在推动长江隧道建设过程中,武汉城投公司还积极响应武汉市政府提出的城市建设应逐步实现投资主体多元化、市场化、企业化运作意见。为尽快落实资金,武汉城投公司提出了武汉控股投资隧道建设,给予其适当投资回报的工作设想。在武汉市政府主要领导的大力推动下,武汉控股成功投资隧道建设,以市场化运作模式为长江隧道建设提供了有力的资金保障。

  ———设计施工快好省。

  “长江隧道的建设,不仅工程量大、施工难度高,作为武汉市政府的重大基础交通设施,还有严格的工期要求。”说起“长江第一隧”创造的诸多奇迹,中铁隧道集团总经理张继奎很激动,“我们不辱使命!”

  为早日完成武汉长江隧道的建设,中铁隧道集团联合体近千名工作人员付出了艰辛努力。

  “任何一个设计节点,都遇到前所未有的难度。”工程正式立项后,设计方铁道第四勘察设计院的技术人员夜以继日地工作,累计图纸3700多张,而设计人员的草稿图纸堆起来比一个人还高。

  2006年10月,武汉长江隧道结束江南地底作业,开始长江底部挖掘工作。隧道在江中段要穿越约500米、最大强度达40兆帕的砂岩。

  “全是砂岩还好办,用于隧道挖掘的盾构机可用硬对硬的刀具。”铁四院副总工程师焦齐柱说,武汉长江隧道所处的位置下半部是砂岩、上半部是粉细砂,两种地质“纠缠”,盾构机推进时必须频频交换刀具。为此,从法国引进了高性能复合式泥水平衡盾构机。这台灰白色、50米长、3层楼高,像一条巨型“蚯蚓”的盾构机,被工程师们亲切地称为“长江一号”。

  “盾构机穿越地段属软硬不均匀土层,会遇到岩层、沙层和泥层,这般复杂的地质结构,国内盾构隧道是首次尝试。”中铁隧道集团联合体指挥长万姜林介绍。

  “长江一号”的前端安装有圆型刀盘,刀盘上排列着300多把刀具。刀盘是它的口器,刀具是它的牙齿。牙齿主要分为两类:挖掘粉砂、土石的刮刀和安装在两列刮刀之间,用于破碎江底岩石的滚刀。这只重达1100吨的“蚯蚓”在暗无天日的江底,以每天10米的速度掘进。它的食物就在黏土、粉土、粉质黏土、粉细砂、中粗砂、卵石、泥质粉砂岩夹砂页岩等之间变换。

  ———社会综合效率提升。

  按照武汉长江隧道的设计方案,其正常通行能力在每天6.3万至6.5万辆,相当于目前武汉过江车流量的20%。

  “武汉人的生活将因此而改变。”武汉市副市长尹维真说,长江一、二桥的间距约6.8公里,车流过江须绕行很长距离,过江隧道改变了江城环状交通格局,使中心城区过江通道间距缩短了一半,驾车通过隧道,只需7分钟,加速了中心城区交通“动脉”的循环。

  同时,过江隧道的通车还将大大加快隧道两端老城区改造和商业、地产开发,带动周边快速发展。此外,该隧道还可节省有限的地上空间,发展地下交通网络,对武汉未来的影响深远。

全力确保安全生产

  从长江底下穿过,每一寸都是危险,但在投资方和施工方的共同努力下,每一步都走得稳实,从2004年11月动工到建成通车调试运行,武汉长江隧道工程实现了零事故、零死亡,被业界誉为“重大工程奇迹”。

  “武汉长江隧道具备规模大、风险重、难点多,抢救措施复杂等特点,与上海、南京长江隧道相比,武汉地质情况最复杂,砂石多,水压最高,地面建筑多,技术难度最大。”工程总指挥长万姜林说:“我们把安全意识贯穿到每一个环节、每一颗螺丝钉上,确保了工程顺利完工。”

  ———设计安全。

  长江隧道最深处位于江底60米,如何确保施工及通车后安全成为整个设计的关键。因此,设计方专门为隧道设置了逃生通道、预警系统、遮光棚和防撞设施等。

  隧道各洞门与匝道口设有人防密闭门,一旦疏导结构性破坏出现大量涌水时,能够立即封闭,防止长江水通过隧道涌入城市。隧道内共建了69个逃生滑梯,每隔80米一个,一般在车行方向左侧,长2米、宽0.9米。疏散口下部与玻璃钢曲线滑梯相连,直接进入路面下的安全通道。为防范因交通事故或车辆本身质量问题引发的火灾,长江隧道采用竖井吸出式纵向通风,隧道防火板上共安装了91个排烟风机,每个风机面积有3平方米,可在3至5分钟内将起火点浓烟抽排干净。

  此外,长江隧道顶部两侧均有细水管,水管上安装了4900个自动喷头,每16个喷头为一组,覆盖了隧道车道板每一处空间。每个喷头每分钟可喷水120升,且只有着火点周边小范围的喷头自动喷水灭火。隧道车道两侧还设有防撞设施,一旦出现交通事故,可保护车辆不会撞损隧道壁,影响其使用寿命。

  与此同时,加强对隧道设备的安全检测,并达到了“无所不能”的境界。监控系统集全程闭路电视监控、SCA—DA、交通监控、设备监控、FAS为一体,模拟视频手段,还能随时对隧道内意外事故实施检测报警,对隧道交通进行实况分析和处理。

  ———施工安全。

  “武汉长江隧道全国瞩目,容不得一点闪失。”万姜林这样总结。

  复杂的地质条件、长距离水下施工,给隧道施工带来的风险多达14种。施工方认真贯彻执行《武汉长江隧道工程施工安全风险防范及应急预案》,加强施工过程控制,采取通过监控量测数据及时指导盾构掘进参数的信息化施工方法,先后两次成功安全下穿武大铁路、四次安全穿越武汉长江防洪大堤。

  为给“第一隧”保驾护航,武汉长江隧道工程参考了国内外穿江越海等水底盾构施工经验,并邀请了诸多知名专家参与评审,编制施工安全风险防范及应急救援预案,详细对潜在风险进行评估,并为规避风险出台应急措施,一共为这条江底巨龙上了12道“保险”。

  长江隧道600多米长的明挖段,被武汉市市政建设集团现场技术人员形容如一条船。由于武汉市地下水十分丰富,江南江北的地下作业也和在水中作业一样,需要“抗浮”,否则很容易塌方。

  明挖段是在地下16米处与盾构段衔接,如坡道一样慢慢从地下过渡到地面。600多米长,其中450米段都需要“抗浮”。市政集团为它采取了抗浮措施————打800根抗拔桩,打入地下28米深,一头紧紧“拉”住明挖段的底板,构成了一道“地下水泥森林”,不让它上浮。

  ———管理安全。

  早在长江隧道工程可行性研究阶段,投资方武汉城投公司就委托上海同济大学完成了《武汉长江隧道工程灾害与风险分析研究》专题报告,并通过了工可阶段的两次专家咨询评审。

  针对施工现场存在的安全风险,武汉城投公司与联合体建立了12项应急预案,并进行应急演练。2006年9月26日下午,针对武汉长江隧道盾构掘进前的第一个风险,即洞门凿除中出现涌水坍塌,左线隧道洞门凿除过程中,出现涌水、掌子面坍塌,并有人受伤,武汉长江隧道工程指挥部和股份项目部组织进行了应急预案的演练,对遇到的问题及时解决。

  在长江隧道开工初期,武汉城投公司为全体参建人员投了超过500万元的意外伤害保险。“把好隧道建设的安全关,特别是要保障参与施工建设的职工人身安全。”湖北省委领导在工地考察时强调。

  尽管武汉长江隧道已经建成,细心的投资方和施工方却不急着向市民展示,而是慎之又慎,做出隧道调试运营通车、试运营、正式运营“三步战略”:2008年12月28日通车,到2009年3月底,是隧道调试运营期;2009年3月31日至2010年3月31日,为试运营期;此后正式运营。

充分体现以人为本

  “城市因水而兴,交通因水而遏。六桥飞架,壮我山川;一隧穿越,美我武汉!”这是一位湖北作家,闻说武汉长江隧道即将通车后奋笔写下的诗句。

  2004年,武汉长江隧道开工当日,当时的武汉市市长李宪生自豪地说,“这是800万武汉人的大事,更是关系民生的民心工程,真正以人为本。”

  正如李宪生所言,武汉长江隧道从立项到施工,再到建成使用,始终有一条宗旨贯穿其中,那就是“人文精神”。

  ———设计人性化。

  工程总体布置充分体现了“以人为本”的设计理念,即方便运营、利于防灾,又最大限度降低施工及运营对环境的影响

  在隧道纵断面设计中,江中段考虑了三峡建库后300年一遇洪水对本河段冲刷及近期武昌深槽冲刷速度加快的影响,确保隧道施工和运营的安全。

  汉口工作井调整至鲁兹故居以北,增加下穿鲁兹故居施工的安全性,同时减少通风噪声对洞庭街主要居民区的影响。

  武昌工作井调整至武汉理工大学校区内的操场附近,既减少了学校用房的拆迁,也有利于施工场地的布置。

  武昌通风井改移至友谊大道与隧道的西北向限角,可避免占用学校中心用地,方便运营管理,同时周边场地开阔,减少了通风排污对环境的影响。

  按照《环境影响评价报告》的要求,在汉口大智路引道段设置了全封闭隔声屏……长江隧道建成后,江两岸通道的间距缩短到3.5公里。

  为防止隧道内车辆拥堵,长江隧道还设计了一套分流方案。假设,在下午5点30分的下班高峰,打车从江南岸回江北岸的家,5点40分,车接近隧道的江北岸出口。如果此时,隧道出口的车流量监测系统显示从江南岸至隧道路况出现拥堵,隧道内的车流量接近饱和,出租车会从就近的匝道口拐入胜利街,再走天津路进行第一次分流,给后面出隧道的车辆让出车道。

  像这样疏解交通的分流有3次,在中山大道、大智路、京汉大道上可以进行第二次分流;再至解放大道的香港路立交桥(待建)进行第三次。3次分流的效果相当于在隧道的出口处建设了3座立交桥或环岛。这样即使两岸拥堵,也能在半小时内到达目的地。

  隧道内还采取了全程广播形式,如遇突发情况,将有导播员引导隧道内车辆和乘客疏散。长江隧道开通后,10多条周边道路将调整交通。交管部门已在相关路段增设交通标志标牌136块,调整完善信号灯控制路口6处,设置交通护栏1200米。通车后,交管部门将在大智路等重要节点路口增设岗位12个,增配警力56名,疏导车流。

  ———保护历史建筑。

  长江隧道从江底呈弧线出地面,沿线要“亲密接触”70余栋建筑,其中包括近代优秀建筑、文物保护建筑。离隧道顶部最近的建筑,相隔只有7.5米,贴隧道明挖段最近的建筑只有2.2米……

  保护历史建筑,成为隧道施工中的一道重要考题。

  “为了从建筑‘脚下’轻轻穿过,联合体为重点保护建筑拟定了‘一对一’的防护措施,”中铁隧道集团联合体总指挥长万姜林表示,整个工程从开建到完工,盾构机一直“小心翼翼”作业,施工方把对地层的“惊扰”控制在2至3厘米以内。

  有116年历史的鲁兹故居,位于江北竖井南侧20米处。因本身变形能力差,且先后受到江北竖井施工和盾构掘进双重扰动,保护难度极大。施工单位采取掘进参数控制、科学加固和防护监测这三个措施,顺利通过了该地段。

  ———妥善处理周边关系。

  因为隧道施工的部分不可预见性,项目在2004年进入工地后,即为保护周边居民的合法利益购买了“第三方财产险”。中铁隧道集团联合体项目部在盾构通过建筑群时严格控制了施工参数,并安排了大量的监测人员进行24小时地面观测,确保居民居住安全。

  ———延伸武汉桥文化。

  襟江带湖的武汉,区位独特,桥成为人们过江渡河的重要工具。51年前,开拓进取、敢为人先的武汉人,在万里长江上架起了第一桥,被誉为新中国建桥史上的第一座里程碑。随后,武汉建桥军团不断发力,在长江武汉段、汉江上陆续开建了14座大型桥梁。

  武汉城投公司董事长吴长均说,“‘长江第一隧’顺利贯通,不但是长江流域过江通道新模式的成功探索,也是长江上桥文化的延伸。”

  武汉长江隧道落成,无论从科技含量、整体效率,还是便民利民以及安全管理等方面看,均堪称万里长江“科技、效率、安全、人文”第一隧。

  这是一个历史跨越,续写了武汉长江大桥的辉煌与传奇;也是一个新的标志,成为推动武汉“两型社会”建设的典范。

  “万里长江第一桥”实现了中国人“天堑变通途”的梦想,而“万里长江第一隧”通车调试运营————这个创举于现实意义,于交通条件改善,包括对城市发展的影响,让人充满期待。

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