上海市土木工程學(xué)會

當(dāng)我們站在28米深的崇明島過江井井底,，屏息凝神,，專心聆聽“長瀛號”盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)動的轟鳴聲逐漸清晰,。隨著洞口第一塊泥土徐徐墜落，紅色盾構(gòu)機(jī)頭破繭而出,，銀白色刀片威風(fēng)凜凜地進(jìn)入視野,。歷經(jīng)10年策劃、5年施工,，上海市重大工程項(xiàng)目—上海市天然氣主干管網(wǎng)崇明島~長興島~浦東新區(qū)五號溝LNG站管道工程（以下簡稱“過江管工程”）之隧道工程于2021年全線貫通,。

過江管工程由上海燃?xì)馄煜滤鶎偕虾Ｌ烊粴夤芫W(wǎng)有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)，總投資約18.4億元,，工程共分為隧道工程,、管道工程、場站工程和配套設(shè)施四部分,。其中隧道工程全長近15.2公里,，隧道內(nèi)徑3.4米，采用泥水平衡盾構(gòu)法施工工藝,，分A線和B線,，A線從長興島至崇明島，穿越長江北港,，長約8.2公里,，B線從浦東新區(qū)五號溝至長興島，穿越長江南港,，長約6.9公里,；管道工程全長約24.5公里，設(shè)計(jì)壓力6.0MPa,，輸氣規(guī)模60萬立方米/時(shí),，管道規(guī)格D813×15.9 mm，管材L415,，自崇明島南岸崇明清管站開始,，沿G40滬陜高速敷設(shè)經(jīng)長興島至浦東新區(qū)G40、G1501立交向南,，沿浦東新區(qū)G1501至規(guī)劃巨峰路向東至五號溝LNG站,；場站工程包括崇明清管單元、長興清管站,、長興調(diào)壓計(jì)量單元,、長興過江井站、曹路過江井站和五號溝LNG站清管單元,；配套設(shè)施包括DMS/SCADA系統(tǒng)工程等,。

過江管線路走向示意圖

過江管工程是上海市天然氣主干管網(wǎng)建設(shè)以來首次運(yùn)用盾構(gòu)法施工工藝穿越長江，是目前為止全國一次性掘進(jìn)距離最長的小直徑泥水平衡盾構(gòu)法越江隧道，同時(shí)也是上海燃?xì)馐状卧谒淼纼?nèi)進(jìn)行高壓天然氣管道安裝施工作業(yè),，施工難度巨大,，困難極多。

過江管工程隧道A線長達(dá)約8.2km,，且要一次性完成推進(jìn),，已經(jīng)超越常規(guī)盾構(gòu)機(jī)的大修里程，隧道內(nèi)徑僅3.4m是典型的受限空間,。就是這樣一條超長距離小直徑的隧道給盾構(gòu)的設(shè)備、交通,、管理都帶來了巨大的挑戰(zhàn),。

針對這一難題，項(xiàng)目訂制了專用的泥水平衡盾構(gòu)機(jī),，根據(jù)一次性掘進(jìn)10公里設(shè)計(jì)刀盤,、密封等系統(tǒng)，建立了超長距離高壓燃?xì)馑淼赖亩軜?gòu)施工和風(fēng)險(xiǎn)控制數(shù)字化管控平臺,，可實(shí)時(shí)監(jiān)控盾構(gòu)機(jī),、泥水循環(huán)系統(tǒng)、水平運(yùn)輸系統(tǒng),、通風(fēng)系統(tǒng)等各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù),，可實(shí)時(shí)掌握隧道內(nèi)有害氣體和環(huán)境的狀況，可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目部和總部的風(fēng)險(xiǎn)管控,、故障分析與處置,。

超長距離隧道運(yùn)輸時(shí)間隨著距離的增長而延長，超過2公里的盾構(gòu)就會出現(xiàn)推進(jìn)等待管片運(yùn)輸?shù)那闆r,，然而小直徑隧道空間狹小,，難以開辟第二條運(yùn)輸路線，長距離運(yùn)輸是小直徑長距離盾構(gòu)的長期難題,。

針對運(yùn)輸效率難題,，項(xiàng)目建立了“小直徑超長距離盾構(gòu)高效運(yùn)輸系統(tǒng)”：

長距離隧道測量相對于常規(guī)隧道測量來說,，精度控制非常困難，目前僅靠高精度普通全站儀測量導(dǎo)線遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足盾構(gòu)隧道精確貫通的要求。

針對保證長距離軸線控制的難題,，項(xiàng)目采取的措施如下：

在內(nèi)徑僅有3.4m的隧道內(nèi)進(jìn)行DN800管道施工作業(yè)，有效作業(yè)空間只有2.7m×2.75m,，給管道的運(yùn)輸,、安裝、焊接等環(huán)節(jié)增加了不小的難度,。

我們定制研發(fā)了適用于小直徑隧道內(nèi)管道運(yùn)輸?shù)碾妱有≤?，具備長距離運(yùn)輸、管道安裝就位,、防浮塊同步安裝等多項(xiàng)功能,；設(shè)計(jì)了隧道內(nèi)管道安裝時(shí)的通風(fēng)系統(tǒng)，確保人員氧氣需求,；研發(fā)了焊接煙塵吸煙裝置,，創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境；解決了潮濕環(huán)境下管道焊接作業(yè)難題,，提高了管道施工質(zhì)量,；隧道內(nèi)通信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)全線覆蓋,，確保人員安全,。

過江管工程隧道A線全長約8.2km，盾構(gòu)機(jī)從長興島北過江井始發(fā)穿越長江北港,，經(jīng)歷了較大范圍高濃度沼氣對施工的考驗(yàn),、超高水壓下高難度掘進(jìn)、垂直頂升精準(zhǔn)測量的高危作業(yè)等,，歷經(jīng)800多個(gè)日夜,，累計(jì)完成隧道管片6094環(huán)。作為上海第一條長江北港隧道工程,，該項(xiàng)目開創(chuàng)了國內(nèi)隧道行業(yè)小直徑長距離隧道的先河,，同時(shí)刷新了小直徑泥水平衡盾構(gòu)隧道單次掘進(jìn)紀(jì)錄。

過江管工程首次將光纖監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用于天然氣管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)營,。光纖監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)采用分布式光纖測溫系統(tǒng)及分布式光纖震動探測系統(tǒng),，對燃?xì)夤艿篱_展24小時(shí)全天候,、無死角監(jiān)控，具有定位精度高,、事件類型分類準(zhǔn)確,、實(shí)時(shí)性好等優(yōu)勢，大幅提升燃?xì)夤艿赖谋O(jiān)測水平,，為項(xiàng)目的順利實(shí)施添磚加瓦,。

長江底下，土質(zhì)松軟,、地質(zhì)復(fù)雜,、水壓極大，稍有不慎,，就會影響整體建設(shè)進(jìn)度,。同時(shí)，隧道穿越的長江北港地層中蘊(yùn)含了豐富的沼氣,，沼氣可以通過盾尾和管片間隙,，滲透進(jìn)入通風(fēng)效果不佳的隧道,，形成多種安全風(fēng)險(xiǎn),。為了盡最大可能排除現(xiàn)場風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，我們以數(shù)字化賦能工程建設(shè),，鍛造實(shí)時(shí)監(jiān)測,、反應(yīng)靈敏的“千里眼”和“順風(fēng)耳”。

項(xiàng)目建立了“超長有限作業(yè)空間施工安全管控體系”：