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中科长青助力地铁盾构勇闯泥岩关
3号线今天如期通车,但在8个月前,汉江下34米深的隧道内,直径6米多的庞大盾构机,每天却只能以一两米的速度艰难掘进。江底地层的高粘度泥岩,成为全长30.1公里的3号线最后的“拦路虎”。
2015年6月20日,一大早出来晨练的市民,突然发现知音桥下的汉江水面不停地冒泡,“发生什么了呀!”随着不断有人惊呼,桥上聚集的人越来越多,网络上也疯传“闹水怪”。这时,武汉地铁集团建设事业总部项目经理倪正茂也站在桥上,默默观察水面气泡许久。55天前,武汉地铁3号线盾构穿越汉江时,遭遇泥岩,刀盘在埋深34米处被糊住无法掘进,为了解决这一世界性难题,他已经急得数日没有睡好觉,这次汉江冒泡就与解决泥岩问题有关。
2015年4月27日,当盾构机掘进到江底655米处时,盾构速度突然放缓。倪正茂回忆,掘进速度从原来每分钟4厘米,陡降到每分钟1厘米。日掘进距离从20米降到1米。到了5月1日,掘进速度下降到每分钟1毫米,几乎无法动弹。“这是因为盾构机遇到了强风化泥岩地层。”倪正茂无奈说道,泥岩中含有蒙脱石,它遇水就膨胀,粘性极强,刀盘被糊住极难转动。
土样检查结果出来,向全世界求助!
土样检测结果显示:江底泥岩中的蒙脱石含量高达40%,遇水膨胀,粘性极强,“我们把一团泥岩扔到墙上,根本掉不下来。”中铁隧道副总经理曾垂刚说,谁也没想到汉江底的泥岩粘性这么强。
在后续施工中,建设者使用各种类型的分散剂,意在稀释泥岩粘性,减轻刀盘粘结。“市面上能用的分散剂我们都用遍了。”倪正茂说,武汉地铁还向武汉理工大学、武汉工程大学求助,也从河北、上海、广东调用分散剂,甚至向清华北大求助,通过他们向全世界求助。他们先后试验了20多种分散剂,每种都做了无数配比实验,希望找到最适合的分散剂。
(注:在这个过程中,项目从国内多地多次采购试验分散剂样品,最终,武汉中科长青研发的,高效泥岩分散剂效果******,该公司还根据项目要求和泥岩特性,对该产品进行了优化,达到了******的泥岩分散效果,最终,在众多泥岩分散剂中脱颖而出,泥岩分散效果得到了项目方的充分肯定,助力“地老虎”成功穿越泥岩区间。)
2015年6月16日,武汉地铁邀请了9位国内盾构施工专家,为越汉江的盾构机“会诊”。专家们提出以下意见:一是控制泥浆比重;二是加强刀盘背部和中心部位的冲刷;三是优化施工参数,尽可能提高刀盘转速,减轻泥岩粘附刀盘;四是继续使用泥岩分散剂,改良泥浆。
对刀盘冲刷系统的改造于6月22日完成,流量从每小时700-760立方增大到1000立方。同时,进行市场调查,结合土体的化学分析报告优选泥岩分散剂,确定了试剂型号,并进场试验,根据试验结果按照配比注入土仓,对刀盘进行浸泡。
由于盾构机刀盘附近的土层有塌陷现象,盾构机只能低频、缓慢掘进,要推进必须加气,由于土层有缝隙,这些气体就冒到汉江面上,形成“冒泡”这一奇特现象,市民也由此开始了解穿越汉江之艰难。