Năm câu hỏi Kênh mới 5: Mở rộng Gezhouba Cách “phẫu thuật” trên một trái tim đang đập

Tin tức từ trang web này (Sun Yufang) Tại nút thắt sầm uất nhất của sông Dương Tử, Âu tàu Gezhouba đã hoạt động liên tục hơn 40 năm được ví như “trái tim” của tuyến đường thủy vàng này, ngày đêm thúc đẩy động lực phát triển mạnh mẽ cho Vành đai kinh tế sông Dương Tử

Với sự tiến bộ của Dự án Kênh mới Vận tải Đường thủy Tam Hiệp, "trái tim" này sẽ được mở rộng và nâng cấp: âu tàu Gezhouba số 3 ban đầu sẽ bị phá bỏ và âu tàu hai tuyến với tiêu chuẩn dẫn đường cao hơn sẽ được xây dựng trên địa điểm ban đầu

Tuy nhiên, một vấn đề kỹ thuật đang đặt ra trước mắt các nhà xây dựng - trong thời gian thi công mở rộng, âu tàu số 2 cạnh âu tàu số 3 không thể tạm dừng giao thông!

Điều này giống như thực hiện một ca phẫu thuật cực kỳ phức tạp trên một trái tim đang đập nhanh Khó khăn không kết thúc ở đó Có 13 lớp xen kẽ yếu ở phần móng âu tàu Cầu Tam Giang bắc qua sông cần phải phá bỏ Đường thủy cần được mở rộng và đào sâu hơn Tàu thuyền phải ra vào thuận lợi Các kỹ sư cần thực hiện “ma thuật không gian” nào để có thể vượt qua hoàn hảo trong “cuộc phẫu thuật” “không ngừng nghỉ” này?

Khủng hoảng “Vỏ chuối”
Làm thế nào âu thuyền cắm rễ dưới đáy sông và bất động

Để nổ, đào sâu và xây âu tàu số 3 mới bên cạnh âu tàu số 2 không ngừng nghỉ, các kỹ sư trước tiên phải đối mặt với địa chất đặc biệt dưới khu vực đập Gezhouba – 13 lớp xen kẽ yếu được hình thành một cách tự nhiên

Lớp bùn xen kẽ không phải là đá, cũng không phải đất thông thường Lớp của nó mịn, hệ số ma sát chỉ 0,18, thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn 0,4 của đất sét thông thường Nó là một lớp mỏng giống như “chất bôi trơn” và có khả năng chống trượt yếu

Làm thế nào để giải quyết vấn đề này? Các kỹ sư đã đưa ra ba con át chủ bài: Thứ nhất, phần móng không thể thiếu: đặt một “tấm sắt” cho phần móng Thành âu tàu và sàn âu tàu mới được đổ vào một tấm phẳng tổng thể khổng lồ, giống như một tấm sắt dày, để phân bổ đều áp lực và ngăn ngừa ứng suất cục bộ quá mức Thứ hai là công nghệ chống trượt cogging bê tông: cắn móng bằng “răng” Một dãy tường răng bê tông được đổ vào giữa lớp bùn và bám vào như một bánh răng nhằm hạn chế khả năng trượt của lớp xen kẽ yếu Thứ ba là cải tiến việc kiểm soát công nghệ nổ mìn: kiểm soát chặt chẽ lượng nổ và tăng khoảng cách khoan để giảm thiểu sự xáo trộn của các lớp xen kẽ yếu do rung động nổ mìn Ở khu vực gần Cống Cát Tam Giang, hoàn toàn không cần phải nổ tung mà thay vào đó hãy dùng búa phá cơ học để đóng búa từ từ Đồng thời, các cảm biến được lắp đặt trên các công trình thủy lực gần đó để theo dõi chuyển vị, độ lún, biến dạng ứng suất và các thông số khác của công trình trong thời gian thực Một khi phát hiện ra những bất thường, kế hoạch xây dựng có thể được điều chỉnh kịp thời

Mở rộng “Đường cao tốc đường thủy”
Cách nhận ra "cấu trúc nửa chiều rộng" của việc tách không-thời gian

Kênh Tam Giang hiện tại rộng 120 mét và sâu 4,5 mét Để đảm bảo tàu 10000 tấn có thể đi lại an toàn, kênh Sanjiang cần được mở rộng lên 160 mét và sâu tới 7,5 mét - tương đương với việc mở rộng một con đường thông thường thành đường cao tốc và “dòng giao thông” không thể dừng lại trong quá trình thi công

Làm thế nào để giải quyết vấn đề này? Câu trả lời là “một nửa khu vực được thông thuyền, một nửa khu vực đang được xây dựng và việc đào bới được chia thành 4 giai đoạn luân phiên” Giống như “đổi bên xây đường”, một nửa luồng được xây dựng, nửa còn lại cho phép tàu thuyền đi qua một hướng Sau khi âu tàu mới được xây dựng xong âu tàu số 2 sẽ tạm dừng để hoàn thành việc đào sâu luồng còn lại Dự án mở rộng kênh Sanjiang sẽ mở rộng đến tháp tín hiệu dẫn đường Tây Ba Miaozui phía dưới

Điều kiện làm việc đặc biệt
Đường hầm Jiangdi có thể chịu được áp lực bên trong và bên ngoài như thế nào

Để bảo vệ các loài cá quý hiếm, nước từ Gezhouba Lock số 3 không xả ra sông mà một đường hầm dài được đào từ đáy sông dẫn thẳng đến tháp tín hiệu dẫn đường tại Miaozui của Xiaxiba Đường hầm thoát nước này có đường kính trong 11 mét và đường kính ngoài 13 mét, cao hơn một tòa nhà hai tầng Đường hầm thông thường chỉ chịu được áp lực nước, đất bên ngoài (áp lực bên ngoài), nhưng đường hầm thoát nước này phải chịu được cả áp lực đất đá bên ngoài và áp lực nước bên trong Điều kiện làm việc rất đặc biệt

Làm thế nào để tăng cường đường hầm thoát nước để chịu được áp lực lớn bên trong và bên ngoài? Kế hoạch là đặt các đoạn đúc sẵn dày 55 cm ở lớp ngoài của đường hầm trong khi máy khiên đang khoan lỗ và đổ bê tông dày 50 cm lên lớp bên trong của đường hầm Các lớp bên trong và bên ngoài được kết nối chắc chắn bằng các đầu nối đảm bảo liên kết chặt chẽ và ứng suất đồng đều để có thể cùng chịu được áp lực bên trong và bên ngoài của hầm thoát nước Điều này giống như mặc hai lớp áo giáp trong đường hầm, có thể chống lại cả lực ép từ bên ngoài và tác động từ bên trong

Không gian ba chiều bị gấp lại
Thao tác "bánh ngàn lớp" không can thiệp lẫn nhau

Nếu lập sơ đồ mặt cắt của Dự án mở rộng âu thuyền Gezhouba, sẽ thấy cấu trúc “bánh ngàn lớp”: Trên không: phá dỡ cầu Sanjiang; bề mặt: đào sâu luồng và làm âu tàu số 3; dưới lòng đất: đường hầm lá chắn

Làm thế nào chúng ta có thể thực hiện ba dự án cùng một lúc mà không ảnh hưởng lẫn nhau?

Phá dỡ cầu: Cầu Tam Giang là cầu khung cứng liên tục không cần nổ mìn Nó áp dụng "quy trình tháo ngược" - nó được tháo dỡ ngược lại theo thứ tự sửa chữa cầu, cắt thành từng lớp, giải phóng ứng suất của mặt cầu theo từng phần và thi công một cách lặng lẽ

Đào kênh: tất cả các công việc đào kênh đều được thực hiện bằng búa đập và thiết bị nghiền thủy lực Việc nổ mìn và phá dỡ không được sử dụng để tránh rung động mạnh

Đào hầm: Máy khiên đào dưới mặt sông mà không có bất kỳ rung động nổ lớn nào

Cây cầu được phá bỏ ở phía trên, giao thông thủy được bố trí ở giữa và đường hầm lá chắn bắc qua sông ở phía dưới - mỗi đường đi một lối riêng nhưng cần có sự phối hợp tổng thể, sắp xếp trình tự thi công trước và sau, đồng thời thực hiện liên lạc giữa tất cả các đơn vị thi công để đảm bảo an toàn thi công

Việc mở rộng Gezhouba Ship Lock không phải là một sự mở rộng thông thường Đây là hoạt động không ngừng nghỉ, an toàn và có độ chính xác cao được thực hiện trên một trung tâm bảo tồn nước đã hoạt động hơn 40 năm và gần thành phố Mọi công nghệ ở đây đều được các kỹ sư Trung Quốc khám phá một cách độc lập mà không có tiền lệ hoàn thiện nào để noi theo Phép thuật trữ nước phức tạp này đang đưa tuyến đường thủy vàng của sông Dương Tử vào kỷ nguyên “cấp 10000 tấn”

Biên tập viên: Ren Xian Fu Yixian