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。