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奋战3年多，国内首条地铁海底隧道——青岛地铁1号线海底隧道近日顺利贯通。该隧道全长8.1公里，最深处距离海平面约88米，为国内最深的海底隧道。
参与青岛地铁1号线海底隧道建设的中铁三局青岛地铁一号线海底隧道项目总工程师张富强告诉科技日报记者，作为目前国内最深的海底隧道，青岛地铁1号线海底隧道海底区间线路纵坡呈“V”字形，最深处距离海平面约88米，每平方厘米至少承受4.2公斤水压，相当于隧道每延米承受300辆小汽车的压力。
精准辨识风险穿越18条断裂破碎带
断裂破碎带被认为是海底隧道施工最大的拦路虎。地铁1号线海底隧道工程地质复杂，主要岩性为花岗岩、安山岩、凝灰岩，共穿越18条断裂破碎带，破碎带和海水直接连通，施工中极易发生坍塌、渗漏、突水，安全风险等级为Ⅰ级。
为控制风险，施工单位组合了世界上最先进的地质探测和预报手段，通过系统性的对比和分析，消除漏判和误判，实现风险的精准预判和辨识，在此基础上对风险点采取针对性的预处理措施，从而使风险得到超前防控。
比如TSp法，即运用地震勘探原理，对爆破作业产生的波进行收集处理分析，通过该方法，可以分辨隧道开挖面前方地质体的性质，包括软弱围岩带、含水情况、节理裂隙发育带、断层等，一般探测预报深度可以达到200米左右。
高分辨电法则以岩体为媒介，根据岩石电阻率成像探测识别隔水层厚度、断裂破碎带含水和导水构造等地质构造。
地质雷达，利用高频电磁波技术通过收集反射讯号，判断有无被测目标以及目标距离。“综合使用上述方法，大大降低了施工过程中的风险。”中铁三局青岛地铁1号线项目经理胡红星说。
控制爆破振速减少对外界影响
海底隧道修建方法主要有钻爆法、沉管法和掘进机法。因具有适应性强等诸多优点，钻爆法是主流方法。但在青岛地铁1号线海底隧道施工中，遇到了新情况。
从地图上看，过海隧道与既有的胶州湾海底隧道相互平行，二者相距150米。这么近的距离，如果爆破的力度掌握不好，很有可能对正常运营的胶州湾海底隧道造成极大影响。
如何尽量降低对胶州湾隧道的影响？“我们采取的对策是多打孔、少放药，控制爆破的振速。”胡红星说，施工人员在施工隧道及运营隧道内布置测点，提取振动实测数据，建立与海底地铁隧道地质、施工条件耦合的爆破振动变化规律。通过研究爆破施工对正在运营的胶州湾海底隧道结构的振动影响规律，总结研究海底地铁隧道合理的爆破施工参数，得出一次起爆药量、单段起爆药量、最大爆破循环进尺等主要参数的控制指标，将爆破施工对已经运营的胶州湾海底隧道的爆破振动速度降到最低。在爆破时，施工人员都是先爆破岩石内部，然后再逐层向外爆破，尽量减少爆破对外界的影响。
机械化利用率高最大限度减少人工
施工的安全和效率离不开各种先进机械的助力。为啃下过海隧道这块“硬骨头”，施工人员用上了十几种国内外先进的机械设备，其中包括一台从瑞典进口的有3条手臂的三臂凿岩台车。
胡红星介绍，三臂凿岩台车是全自动电脑控制隧道钻眼设备。施工人员在电脑中输入相关参数后，台车就可以自动定位。3条十几米长的重型液压钻臂可同时钻孔作业，根据设置的开挖参数自动控制炮眼方向。
“之前，人工凿岩需要配18人，每打一个孔需要6—7分钟，完成一个断面打孔用时3个小时。三臂液压凿岩台车，平均每孔用时2分钟，只需一小时就能完成打孔，大大节省了时间。”胡红星说。
除了三臂凿岩台车，湿喷机械手、全液压自行式仰拱栈桥等也是隧道施工作业的“神器”。以前采用人工喷射方式，混凝土很容易溅到身上，一个人一小时只能喷射4—5立方米的混凝土，而且不容易喷均匀。湿喷机械手每小时喷射混凝土达20立方米，通过遥控设置，能避免喷射不均匀的问题，提高施工的质量。
胡红星告诉记者，该海底隧道机械化利用率达到90%以上，实现全程移动信号跟进覆盖、全作业面视频监控和智能化网络化管理，形成了机械化、智能化、网络化的高效流水作业生产线，大大降低了劳动强度，最大限度减少了人工使用。（记者陈瑜）
（编辑：李星仪）
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