逐梦深蓝筑通途 ——中国石油首条海底盾构隧道贯通记

渤海之滨,海风猎猎。海平面以下数十米深处,一条深海通道已悄然成型。

1月24日,随着M1250泥水加压平衡式盾构机主机稳稳吊装出井,烟台港西港区LNG长输管道海域段盾构隧道宣告全线贯通。这是中石油管道局建设公司承建的中国石油首条海底盾构隧道,参建将士历经218天昼夜奋战,攻克多项技术难关,打通了连接海上LNG接收站与陆地能源网络的“咽喉要道”,为环渤海地区能源保供奠定基础。

量身定制破“顽石”

“海底地质就像一个盲盒,不打开永远不知道里面藏着什么。”回想起项目初期的勘探情景,项目负责人焦子君历历在目。作为中国石油首条海底盾构隧道,其地质条件的复杂性超乎想象。勘探报告显示,隧道穿越区域地质软硬不均,砂砾、黏土等地质交错,且存在孤石,渗透系数极大,稍有不慎就会引发涌水涌砂,甚至造成盾构机“卡壳”的险情。

面对这块难啃的“硬骨头”,早在项目筹备阶段,公司常务副经理赵灵宽便带领技术骨干驻扎现场,对着几百份地勘报告反复推演,数易其稿。“我们必须让设备适应地质,而不是让地质适应设备。”他说。

针对海底高水压、长距离、特殊地层的特点,公司技术团队对盾构机进行了全面的“适应性改造”。他们优化刀盘设计,配备了特殊软土刀盘与梯度分布合金刀具相结合的“超硬龙齿掘进矩阵”刀盘,能够在复杂特殊的地层中实现长距离掘进。同时,他们对盾尾密封系统进行了升级,采用多重密封防水技术,通过增加油脂泵、油脂润滑密封点位数量,提高润滑效果、增强密封性能,确保盾构机在海底高压环境下能够“滴水不漏”。

盾构机开始正式掘进后,公司项目团队提前预判前方的地质情况,根据地质变化动态调整掘进参数,并对注浆质量、密封性能及刀具磨损情况进行全天候监控,最终成功穿越了复杂的海域地质,更在单月掘进里程上创造了526米的新纪录,比同类地质条件下的施工速度提高了20%。

毫厘之间绘轴线

海底盾构隧道施工的轴线设计极为复杂。“这种复杂的线形设计,对盾构机的姿态控制提出了极高要求,每一处细节哪怕与设计图纸只有几毫米的误差,累计叠加起来的数据也十分惊人。”公司骨干专家张会明如是说。

在地面监控中心,电子屏幕上实时显示着盾构机的刀盘扭矩、推力、速度等几十项关键数据。为了确保隧道轴线与设计轴线严丝合缝,项目团队依托智能监测系统,为盾构机装上“智慧大脑”,一旦掘进参数偏离设定值,系统便会自动报警,提示盾构机操作手及时纠偏。

“以前施工情况多由人工记录,调整参数常靠施工经验,刀盘刀具、驱动系统等也只有出了问题才知道。现在是‘让数据说话’,通过智能决策分析,提前预判潜在风险,推荐最优的掘进参数。”在盾构领域工作20多年的张会明对此感触颇深。

在全长700多米的双曲线叠加段掘进中,工程要求轴线必须严格控制,在软土层掘进更是难上加难。测量工程师谢文浩带着两名徒弟,实行“人停机不停”的24小时轮班制。“趁着这会儿停机,我们赶紧移站。”谢文浩说完,三人迅速架设仪器,对中、整平、读数,动作一气呵成。在环环相扣的海底隧道里,盾构机始终沿着设计轴线稳步前行。在隧道贯通的关键时刻,项目团队结合隧道接收段粉质黏土、砾砂等软弱地质,采用了风险极高但效果极佳的“水下破洞法”,两侧隧道轴线完美重合,实现了“零误差”精准贯通。

科技赋能解难题

隧道的终点是位于填海区域的接收竖井。这里主要由回填的碎石土、孤石、圆砾及强风化变粒岩等多种不同等级地质组成,且地下水位高,与海水连通密切。在这种特殊地质条件下,传统的竖井施工方法不仅成本高昂,而且存在极大的安全风险。

面对难题,公司探索出竖井机械法施工工艺,为推动工程建设寻求“突破点”。这是一种集合了泥浆环流出渣系统、中心高压冲刷系统、掘进参数在线实时监测系统等先进技术的施工装备,在填海地质中应用尚属首次。

在施工过程中,项目团队通过大量前期调研、理论模型计算、技术论证等方法,对新技术进行反复推演,采用“低高度、分多序”制作工艺,将竖井井壁分解为多个有序环节。在井壁下沉时,他们借助潮汐涨落规律辅助掘进机下沉,同时建立了完善的沉降观测体系,对地表及周边建筑进行24小时不间断监测,最终实现了接收竖井平稳、可控下沉。这不仅是中国石油首个采用竖井掘进机完成的施工项目,也填补了国内能源储运行业首次应用机械法沉井施工的空白。

为减少施工对海洋生态和周边环境的影响,在盾构机掘进过程中,团队把施工产生的泥浆分离,废水经净化处理循环可用于盾构掘进泥浆制备,渣土可“变废为宝”作为路基原料等进行综合利用,实现了工程建设与生态保护的双赢。

如今,这条海底盾构隧道内管道安装前期筹备工作已全面启动,建设者们正投入到下一段攻坚征程,继续在海底书写攻坚克难的奋斗故事。

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