12月2日,国际隧道与地下空间协会(ITA)公布了2021年度“ITA隧道奖”获奖名单,由中国中铁股份有限公司投资、中铁北方投资有限公司建设、中铁一局负责施工的大连地铁5号线火车站站~梭鱼湾南站区间(火梭区间)海域岩溶地层大直径盾构隧道工程获得“年度工程奖”,中国中铁摘取了隧道行业“皇冠上的明珠”。

“ITA隧道奖”是国际上隧道行业最高奖项,2021年度奖项共分为7个类别,分别来自中国、法国、德国、意大利、挪威等13个国家和地区的24项工程入围提名。在众多竞逐项目中,大连地铁5号线火梭区间海域岩溶地层大直径盾构隧道工程以自身的建设难度、技术、质量、安全等指标脱颖而出,获得了国际隧道与地下空间协会17位专家的一致认可,喜获大奖。

大连地铁5号线火梭区间海域岩溶地层大直径盾构隧道工程是世界首例海域岩溶地层大直径盾构隧道,全长2882米,其中海域段全长2310米。隧道采用直径12.26米泥水平衡盾构机进行穿海施工,具有“险、长、高、大”的特点。“险”:隧道穿越1520m岩溶强烈发育区,勘探发现大小溶洞千余个,最大洞高29.8m,溶洞探测、处理及岩溶区盾构掘进难上加险;“长”:施工中高强度硬岩地层掘进距离长,盾构需连续穿越2882m硬岩地层,其中有风化槽、断裂带、软硬不均地层,遍布灰岩、辉绿岩及钙质板岩,岩石抗压强度高,最大抗压强度118Mpa;“高”:隧道埋深大、水压高,最大水头压力0.5 Mpa,相当于在一个鸡蛋上站立三个人;“大”:环境风险大,大盾构下穿铁路、航道、码头等重要建构筑物及军事设施。国内建筑业顶级专家一致认为,该海底隧道采用大盾构穿越岩溶强烈发育区、环境高敏感区,施工难度极大,安全风险极高,尚无工程先例,属世界级难题。

建设过程中,中国中铁建设者们积极践行习近平总书记 “三个转变”重要指示,认真探索勘察、设计、施工、装备制造、专家咨询“五位一体”的建设管理新模式,加速项目建设进程。隧道于2021年1月10日顺利贯通,比预定工期提前240多天,创造了海域岩溶地层隧道掘进的国内新纪录。该隧道的顺利贯通对于推动中国建筑业由中国制造向中国创造转变,中国速度向中国质量转变,中国产品向中国品牌转变,在中国地铁建设管理转型升级中取得了良好成效。

一、科学勘察,分类治理,确保掘进施工安全作业。根据岩溶专勘成果,按照无填充、半填充、全填充溶洞进行分类施策,尤其是对4m以上大溶洞按照“一洞一策”原则治理;对串珠状溶洞按照“先下再上”顺序处理;对溶蚀发育地层采取“两侧止浆、内部充填”方法治理。将陆域段及海域浅滩段作为试验段,试验参数和工艺满足验证效果后方推广到海域施工中;在岩溶处理过程中按钻孔、探边、注浆、等强、取芯检测流程进行闭环跟踪,确保溶洞处理质量均达标,大盾构掘进安全有保障。

二、量身定制,打造“最聪明”盾构机

经过前期多次充分研讨,定制多功能大直径泥水平衡盾构机用于隧道施工。该盾构机是我国自主研发的世界上现有功能最全的盾构机,核心部件的设计处于世界领先水平,拥有五项国内第一,被科技日报誉为“最聪明”盾构机:一是盾构机整机智能集成技术;二是常压滚刀复合刀盘技术;三是双通道、双破碎出渣多相介质流畅扰动规律技术;四是基于多传感信息融合的溶洞探测技术;五是搭载式超前高效钻注系统。

三、建立信息智能化系统,实现安全质量管理双重保障

一是基于岩溶地层开发了BIM+GIS三维动态模拟管理平台,具备更直观的反应岩溶发育区的隐伏溶洞空间形态,实现三维可视化施工管理等功能,指导解决岩溶地层处理、盾构掘进施工、隐患排查与治理、进度管控等过程中的问题。

二是搭建安全质量信息化综合管控平台。实现了地上和地下、前方和后方、事前和事中的数据信息无缝对接,加快了监测数据、现场巡查、隐患排查、安全预警、风险预报等风险信息的传递效率,及时评估安全状态,确保施工安全。

三是开发了盾构集群远程监控与智能决策支持系统。实现对掘进参数异常、潜在风险等预警,有效降低风险发生率。

四、科技引领,数智并行,打造亮点工程

工程施工中成功攻克了岩溶地质下隧道开挖、海域岩溶探测及加固处理,海域岩溶地层盾构施工、物流及材料再利用、循环经济二氧化碳减排难题完成了《海域岩溶地层单洞双线地铁隧道施工关键技术及盾构机研制》课题,获得了 20余项国家级发明专利与实用新型专利,《海上岩溶加固处理施工工法》等5项工法获省部级工法,《大连地铁5号线海底隧道盾构BIM应用》等4项获省部级新技术应用,《提高海域岩溶大盾构掘进工效》等6项QC成果获省部级成果。

目前地铁5号线生产稳步推进。全线18座车站年底实现14座车站主体结构封顶,4座车站局部封顶, 9座车站正在进行站后装饰装修工程及设备安装工程施工;19个区间年底实现15个区间双线贯通,3个区间单线贯通。