这条隧道藏了多少科技秘密——揭秘“万里长江公铁第一隧”
2018-10-09
10月1日，市民进入武汉地铁7号线三阳路站搭乘地铁。 当日上午9时许，被称为“凤凰橙”的地铁列车分别从7号线沿线车站开出，穿越武汉长江公铁隧道。而在地铁上方的公路层，也陆续有车辆从不同入口驶入隧道。“万里长江公铁第一隧”武汉长江公铁隧道正式通车。 新华社记者 熊琦 摄
新华社武汉１０月１日电 新闻分析：这条隧道藏了多少科技秘密——揭秘“万里长江公铁第一隧”
新华社记者廖君、王自宸
直径１５．７６米、重４４００吨的国内最大直径的盾构机；挖掘出来的土方约有１００万立方米，相当于建造一座上海金茂大厦的建筑体量；采用两道防水条防水、增加了防火保护层，保证隧道１００年不漏水……
上面走汽车，下面跑地铁。１０月１日通车的“万里长江公铁第一隧”——武汉长江公铁隧道具备哪些功能？隧道里有哪些高科技？如何确保隧道运营安全？在隧道开通之际，记者进入隧道实地探访。
“巨无霸”盾构机如何穿越江底“钻石层”“年糕团”
６１年前，横跨长江两岸的武汉长江大桥，实现了上层走汽车、下层跑火车的壮举。一个甲子之后，在下游的长江江底深处，武汉长江公铁隧道又成为世人关注的焦点。
被誉为“超级工程”的武汉长江公铁隧道是公铁两用隧道，通过在隧道内建设内衬结构，实现地铁与汽车的分离运行。项目设计方——中铁第四勘察设计院集团有限公司城市轨道与地下工程设计研究院副总工程师孙文昊介绍说，按原设计方案，公路和地铁隧道分开建设，就需要选择两条过江通道。因武汉过江通道资源稀缺，除了从汉口三阳路到武昌秦园路外，附近再无合适线路可选，为最大限度地节约资源，决定采取公铁合建设计。
提起这条隧道，一连串的定位让人应接不暇：世界上首条公铁合建的盾构法隧道、国内在建最大直径的盾构法隧道。
然而，世界级的工程却对应着世界级的难度：隧道挖掘出来的土方约有１００万立方米，出土量相当于建造一座上海金茂大厦的建筑体量；１３６０米长的“泥岩＋砾岩”复合地质让盾构机举步维艰，最慢时掘进长度仅为每天２米……
在武昌徐家棚地铁７号线越江项目部院内，摆放着一排排废弃的刀具。它们都有不同程度的损坏：１５０公斤的圆形滚刀被磨成方形，６０公斤的刮刀被磨成秃刀……这些用废了的刀具仿佛是这项隧道工程攻坚克难的印记。
“三阳号”和“开泰号”这两台盾构机负责承担隧道内的掘进重任。这两台“巨无霸”仅刀盘就重约５９５吨，刀具共有３６１把，分为滚刀、齿刀、刮刀、先行刀、中心刀等类型，功用类似人的磨牙、切牙、尖牙等，在掘进时对地层进行“磨、切、削”。在地下不管出现任何意外，都将带来毁灭性结果。
“做完这条隧道再回头看以前的越江工程，就相当于小学测验和高考的区别。”武汉地铁集团二级项目经理倪正茂说。
他说，盾构机始发不久，就遇到复杂地质状况：在长约１３６０米的江底，同时分布着强度极高的砾岩和黏性极大的泥岩，两者如同“钻石层”和“年糕团”，一方面快速磨损盾构机的刀具，另一方面又结成泥饼贴在刀盘上，大大增加了盾构机地下切割的难度。
“钻石层”和“年糕团”分布的断面最宽处超过１３米，超过了盾构机八成面积，给施工带来极大的挑战。统计数据显示，从２０１６年１１月开始，盾构机掘进速度由每天８环（１６米）快速下降，到２０１７年６月，曾长时间出现１天仅能掘进１环（２米）的情况。而即便只能往前推进１米，也是每把刀具在刀盘上一天不间断旋转、累计切割了１０公里距离后产生的。
项目部负责人说，从２０１６年４月盾构始发到现在，两年时间里，共有４０００多把各式刀具被更换下来，换刀总次数接近３００次。“这也是无法想象的事情！一般的越江盾构工程只需要换３次刀就足够了，我们这次却接近别人的１００倍。”倪正茂说。
工程人员查阅文献资料，发现全球范围内没有可参考的经验。武汉地铁集团请来中国科学院院士孙钧、中国工程院院士钱七虎、陈湘生等国内外盾构领域的名家组成团队进行攻关。根据专家的建议，施工人员经过反复试验，进行了三项革新：一是调整刀具配置，将刀盘上的刀具由７９把增加到１３１把，使盾构机的“牙齿”切、削、刮、磨更有效；二是向刀盘内加高压气，并添加调配好的化学药剂，减少泥饼生成；三是增加流量加快对刀盘的冲洗。
２０１７年８月６日午夜，经过两个月改造的盾构机开始复推，当天掘进距离即达到４环８米。大家击掌相庆，吃下了几个月以来最香的一顿饭。
可保１００年不漏水能抗２小时１２００℃大火烧烤
９月３０日下午３时许，距离开通不到２４小时，武汉长江公铁隧道管理中心调度大厅，由２４个ＬＥＤ屏组成的监控大屏，实时显示各区段监控画面。隧道里的一切在这里都可以看得一清二楚。
隧道管理中心运营管理部工程师莫海利说，在主线隧道中，每隔７５米就设置了一个监控摄像头，公路层及逃生通道共设有监控摄像头２６３个，监控做到了“无死角”。
在隧道的左侧地面上，每隔７５米就可看到一个长方形黑盖，那是逃生通道口。一旦隧道遭遇失火等紧急情况，中央控制系统、工作人员都可开启通道口。行人可迅速通过楼梯下到位于隧道第三层的逃生通道。逃生通道宽约２米，通道内还有声光导引系统，能指引行人快速撤离。
据悉，在隧道江中盾构段，双向共有６８个逃生通道。按隧道距岸边最远距离１．６公里计算，行人按每小时５公里速度计，一般最多１０多分钟就可撤至岸边。
孙文昊说，武汉素有“百湖之市”之称，考虑到武汉的地理环境和雨季较长的特点，隧道还设置有１０处厚度近半米的防淹门，万一遇到不可抗的外力而遭到破坏，防淹门可拦截江水，防止江水经隧道“倒灌”城市。在隧道盾构管片间还采用两道防水条防水，可保证隧道１００年不漏水。
隧道内一旦发生火灾、车辆自燃等险情，有哪些应急措施？莫海利说，除公安消防部门有严密的应急预案外，隧道四周布满了双侧消防泡沫喷淋系统，灭火器、双波长火焰探测器、感温光纤等安防设施，灭火能力覆盖整个隧道，可以抵抗最高达到１２００℃的持续２小时大火烧烤。
武汉“过江难”有望成为过去式
长江东去，汉水西来。两江交汇，将大武汉分隔成三镇，“过江”成为武汉人生活的一部分，“过江难”也一直是城市交通的痛点。
２０１８年年初，高德公司发布２０１７年度中国主要城市交通分析报告，武汉道路拥堵延时指数在全国主要城市中的排名，从２０１４年的第７位，降至２０１７年的第４７名。业内人士分析，地铁线网不断延伸，大大提升了城市交通功能，越江地铁在消除交通痛点方面立下首功。
此次开通的武汉长江公铁隧道，上面可以走汽车，下面可以跑地铁。公路层为双向６车道，设计时速６０公里。从武昌秦园路入口到汉口澳门路出口，驱车只需５分钟。同样的起始点，记者从地面开车经长江二桥体验，不堵车也花了１６分钟。
武汉地铁集团董事长周少东表示，目前武汉地铁已经４次穿越长江、２次穿越汉江，掌握了多项越江隧道的勘察、设计、施工等全套关键技术。根据规划，还将有十余条越江隧道组成的“豪华阵容”环通三镇，奋力突破大江大河对城市的分割和阻隔。他说，大武汉正在集结世界级越江隧道群！
