2019年12月17日，历经1184天的掘进，由中铁隧道局承建的世界最大水下铁路盾构隧道佛莞城际铁路狮子洋隧道胜利贯通，标志着珠三角城际铁路建设取得重大进展，粤港澳大湾区建设再添新动力。
迎难而上，再战狮子洋
佛莞城际铁路全长36.68公里，全线共设广州南站、长隆站、番禺大道站、官桥站、莲花站、麻涌站、望洪站等7个车站，设计时速200公里。狮子洋隧道全长6476米，其中盾构隧道长4900米，采用一台直径为13.61米、具备常压换刀功能的超大直径盾构机，从广州市番禺区始发，下穿珠江狮子洋后，在东莞侧贯通出洞。这也是中铁隧道局继广深港高铁狮子洋隧道之后，再次向狮子洋底发起冲刺。
工程施工重难点多，特别是要从狮子洋底穿越，对施工人员的技术水平和管理水平提出了极大挑战。这台四层楼高的超大盾构，直径13.61米，总长137米，整机重量3500吨，要从狮子洋底复合地层中长距离独头掘进4.9公里，在国内隧道施工中极为罕见，同时还要在东莞侧的一个接收井内精准出洞，稍有偏差便会造成整个线路的偏移，影响佛莞城际铁路狮子洋段与地面段的对接。海底地质复杂多变，对安全施工和设备管理提出了极高要求，如果发生盾构密封受到破坏，便会引起海水倒灌，酿成灾难性后果。盾构到达段最小覆土厚度只有4.4米，为超浅覆土隧道，隧道范围内地层为高富水砂层，地层稳定性差，稍不小心便会对地面土体造成扰动，导致掌子面失稳、地面坍塌等灾害，危害隧道上方城市主干道及周边建构筑物安全。此外，本隧道最大埋深64米，最大水深17米，其埋深仅次于土耳其博斯普鲁斯海峡海底隧道的70米，为世界第二大埋深隧道，但地质复杂程度远超该隧道，隧道地质复杂多变，施工作业风险极高，掘进管理技术难度大。
面对风险，中铁隧道局佛莞团队未曾退缩，在掘进过程中总结出“凝神静气、克服急躁、超前合理、力争最优、动作到位、稳中求胜”的管理方针，并付诸于盾构日常管理中。中铁隧道局集团佛莞项目技术负责人陈玉林介绍，这是项目团队处理这种极高地质风险隧道的主导思想和基本原则。“凝神静气、克服急躁”，就是说使用这么巨大的设备在洋底掘进，施工风险这么大，要从心态上不能急躁、不能着急，必须要稳扎稳打，确保安全通过。盾构施工不怕慢、就怕站，要小心翼翼保证掘进。“超前合理、力争最优”，就是所有的动作都要超前策划、把工作提前分解，把每项工作分成小项，再把每小项工作分解到300-400项具体内容，逐项盯控。“动作到位、稳中求胜”，就是要依据策划内容，把每项策划的工作落实到位，不能打折扣。动作不到位，结果也就不到位，每一步都到位才能得到最终理想的结果。
鏖战洋底 挑战破碎带
佛莞城际狮子洋隧道地质复杂多变，设备体积大且要穿越复杂多变洋底和浅覆土城市主干道，施工难度极高，技术难题为世界先例，施工安全风险前所未有。其中，大直径盾构需在复杂地层高水压下穿越1800米珠江狮子洋施工，其中包括穿越3段破碎带、3段高强度全断面硬岩、多段越软硬不均、水压接近1Mpa地层（1MPa相当于100吨的力作用在1平方米的面积上）等不良复合地层，施工难度大，风险高，泥水质量、开挖仓压力控制稍有不慎，就可能出现滞排、掌子面失稳、甚至坍塌等施工风险，对设备适用性配置及管理、掘进参数管理和风险控制要求极高。
狮子洋隧道洋底掘进，包括有软基段掘进、全断面硬岩掘进、软硬不均段掘进、破碎带掘进等多种复杂地质，设备必须要不断调整参数，应对各种不同地质。其中，在软基段地层施工中，由于地层自稳性较差且比较有粘性，极易出现管片上浮、盾构姿态难以控制、糊刀等现象，项目技术人员通过动态调整注浆量、每环盾构平稳调整姿态、加强泥浆性能检测等措施，遵循“低扭矩、低转速、快掘进”原则谨慎通过。全断面硬岩段岩石非常硬，岩石抗压强度平均达到75.8mpa，石英含量达到70%～80%，在掘进过程中易造成刀具及泥浆管路磨损严重、刀盘或盾体卡住等风险，项目通过加大碎石机工作频率，加大泥浆检测力度、密切关注刀具温度监测和磨损监测等措施艰难通过，其中刀具磨损严重成为项目另外一项攻坚难题。软硬不均段隧道刀盘受力不均，极易造成刀具异常损坏，还可能造成盾体自转、盾构抬头等风险，项目技术人员通过降低刀盘转速、降低推力、密切关注刀具旋转情况等措施，实现了安全通过。破碎带是隧道行业施工中的重点难点，施工风险高、技术要求高，特别是在水下隧道施工中，若在掘进过程中压力控制不当，极易造成掌子面失稳、管片渗漏等情况，引发海水倒灌等灾难性风险，造成不可估量的后果，项目通过降低刀盘转速并保持观察、加大同步注浆量、加大循环时间、增大泥水压压力等措施，安全通过破碎带，实现了洋底安全掘进。
在洋底施工的另外一个风险，是必须要解决好密封问题，特别是主轴承密封和盾构密封问题。对于独头掘进4.9公里的水底长隧来说，如果管片安装不当，则极易造成管片间的摩擦、以及盾构刷与管片之间的摩擦，造成密封失效，引发漏水漏浆造成海水涌入。主轴承就像汽车的“发动机”，如果主轴承密封损坏，则会引发主轴承进入泥浆、刀盘停转等故障，严重时会导致整台设备报废，是水底施工的关键控制性技术。
此外，项目团队还通过控制刀盘转速、调整泥浆指标、组织带压进仓检查、检验管片、增加止水措施、调整注浆参数等措施，解决了管片上浮及漏水、仓内滞排等关键性技术难题，确保了洋底的施工安全。
钢刀VS硬岩 决心更比硬石坚
狮子洋隧道全断面硬岩长度达2380米，岩石最大抗压强度超过76Mpa，刀具消耗量非常大，施工效率极低，项目进展缓慢。这成为了困扰项目施工的一项极为重要的技术难题。中铁隧道局佛莞团队在长期与硬岩攻坚的过程中，屡败屡战、愈战愈勇，逐渐形成了“钢刀难耐硬石磨，决心更比硬石坚”的“狮子洋精神”，在工程建设的进程中熠熠闪光。
中铁隧道局佛莞团队在会议室设置了一个照片墙，对每个轨迹上更换的刀具照片进行分析比对，查找原因，有时不知不觉已从天黑讨论到了天亮。佛莞团队还采取召开外部专家会研究优化方案、不定期由项目技术骨干人员针对刀具损坏情况进行讨论分析、与刀具生产厂家建立联合研发机制等措施，确保刀具的质量及掘进的匹配性。
佛莞团队经过长达10个月的研究、试验，历经无数次的失败与挫折，经历了十代刀具优化，从进口的一体刀、到国产一体刀、再到国产分体刀，最后终于研发出适用于狮子洋隧道洋底硬岩掘进的镶齿型滚刀，刀具性能大幅提高，最高时盾构在复合地层施工中进度突破300米/月，成为撕裂硬岩的最有力武器。
在高水压、大埋深洋底进行带压换刀，施工风险极大，项目采用常压换刀刀盘，形成常压换刀工法，并经过千余次换刀实践，有效规避了进仓换刀风险，确保了工程顺利推进。据项目机械负责人吴建宏介绍，常压换刀工法的形成也历尽艰辛。有一次，他像平常一样带队进仓换刀，却偶遇仓内环境突变，换刀小组成员身体马上出现 非常不适应的状况，意识也在逐渐下降。幸好他当机立断，立即指挥所有人转移仓外，紧急关闭仓门，才没有发生安全风险。后来通过不断的向外部学习、技术研讨、专家交流，才逐渐形成了适用于狮子洋隧道的常压换刀工法，保障了后面的换刀安全。
此外，佛莞团队以“母永奇工作室”大盾构科技创新平台为依托，采用大数据信息系统、盾构信息实时录入与监测系统、BIM技术等信息化技术，为工程施工保驾护航。佛莞团队通过工匠引领，团队攻坚，实现了大盾构施工技术方面的重大突破，申报大盾构施工技术创新专利数十项；省部级工法成果2项，省级和国家级QC课题奖项7项，发表论文数篇，且有3项重大科研课题正在同步研究，并用于该盾构的施工中，使盾构掘进过程中做到了安全可控。
狮子洋隧道的贯通，打破了莞穗的天堑阻隔，将有力促进珠三角重要城市之间的互通互联，对于构建和完善珠三角城际轨道“十”字骨干网，实现珠三角地区“一小时”城市圈，提速粤港澳大湾区建设和21世纪海上丝绸之路建设，具有极为重要的意义。狮子洋隧道的贯通，也为我国超大直径盾构穿江越洋积累了宝贵的实战经验，开创了我国大盾施工行业的新纪元。
供稿：中铁隧道局集团
摄影：秦明
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