攻克“掘進(jìn)長(zhǎng)江”難題 南京和燕路過江通道右線隧道貫通

4月7日上午9時(shí)58分，經(jīng)過800多個(gè)日夜，中國首臺(tái)采用自主技術(shù)和多項(xiàng)國產(chǎn)核心部件設(shè)計(jì)制造的超大直徑盾構(gòu)機(jī)“振興號(hào)”，成功貫通近3千米的南京和燕路過江通道右線。至此，該項(xiàng)目隧道實(shí)現(xiàn)雙線全線貫通，為年底建成奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

以錢七虎為組長(zhǎng)，5位中國工程院院士和業(yè)內(nèi)16名專家組成的南京過江隧道技術(shù)專家組一致認(rèn)為，和燕路過江通道是目前國內(nèi)在建穿越長(zhǎng)江最復(fù)雜、最困難的大直徑隧道。

解決隧道漏水世界性難題

和燕路過江通道分為左右兩條盾構(gòu)隧道，右線盾構(gòu)隧道全長(zhǎng)2976米，隧道施工具有“高”“薄”“險(xiǎn)”的特點(diǎn)。“高”是指施工水壓高達(dá)0.79兆帕，相當(dāng)于一個(gè)指甲蓋大小承受7.9公斤的重量;隧道覆土“薄”，盾構(gòu)下穿新生河，最小覆土僅5.97米，在江中最低點(diǎn)的覆土厚度也僅有10.25米;“險(xiǎn)”是指施工地質(zhì)極其復(fù)雜，土巖復(fù)合地層掘進(jìn)距離長(zhǎng)達(dá)約1865米，并還要穿越5條斷裂帶，為國內(nèi)超大直徑盾構(gòu)隧道之最。

“十隧九漏”，滲漏水現(xiàn)象是困擾世界盾構(gòu)隧道施工的技術(shù)難題。滲漏水不僅影響隧道施工正常進(jìn)行，增加施工成本，如果處置不當(dāng)，還會(huì)增加隧道運(yùn)營(yíng)期的安全風(fēng)險(xiǎn)。

管片上浮問題和拼裝水平直接影響管片拼接質(zhì)量，極易導(dǎo)致滲漏發(fā)生，為此中交天和采取了針對(duì)措施，采用增加配重的方式將管片的上浮力與配重產(chǎn)生的重力保持住了動(dòng)態(tài)的平衡;在上軟下硬地層掘進(jìn)時(shí)，采用提高刀盤轉(zhuǎn)速、降低掘進(jìn)速度、加強(qiáng)沉降監(jiān)測(cè)等方式控制施工;在穿越斷裂帶時(shí)，采用預(yù)先對(duì)斷裂帶注漿加固、優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)等方式控制風(fēng)險(xiǎn)源;在巖溶段，配備超前探測(cè)與超前注漿系統(tǒng)，具備超前探測(cè)和處理溶洞的功能等。

與進(jìn)口盾構(gòu)機(jī)不同，“振興號(hào)”在功能設(shè)計(jì)、運(yùn)輸方式等方面都作出了自主創(chuàng)新。不止于此，在“振興號(hào)”的“心臟”——主驅(qū)動(dòng)上，通過裝設(shè)球鉸軸承保證主驅(qū)動(dòng)在復(fù)雜施工環(huán)境下，除伸縮功能外，還能進(jìn)行擺動(dòng)等，增強(qiáng)了盾構(gòu)機(jī)對(duì)于江底復(fù)雜施工環(huán)境的適應(yīng)能力?！罢衽d號(hào)”不僅實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)2976米隧道管片錯(cuò)邊量均控制在2—3毫米，遠(yuǎn)低于12毫米的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還創(chuàng)造了盾構(gòu)施工隧道14萬平方米“滴水不漏”的先例。

掘進(jìn)近3千米?偏差不到1厘米

盾構(gòu)機(jī)宛如穿行地下、吞石吐泥的巨龍，刀具就是它的牙齒，對(duì)隧道的順利貫通至關(guān)重要，特別是在超大直徑盾構(gòu)機(jī)穿江過海的過程中。

“振興號(hào)”刀盤直徑15.03米，總長(zhǎng)135米，重達(dá)4000噸，應(yīng)用了常壓換刀裝置、刀盤伸縮擺動(dòng)裝置等國產(chǎn)核心部件。

?“振興號(hào)”世界范圍內(nèi)首次采用超大直徑盾構(gòu)超長(zhǎng)不換刀技術(shù)及刀具全狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。超大直徑盾構(gòu)超長(zhǎng)不換刀技術(shù)不僅可為中國盾構(gòu)節(jié)約以億計(jì)的成本，還降低了因換刀而導(dǎo)致的隧道坍塌和人身傷害風(fēng)險(xiǎn)。在上軟下硬的砂卵石地層，同等地質(zhì)條件下，超大直徑盾構(gòu)機(jī)200米左右就需要更換刀具。“振興號(hào)”施工中連續(xù)掘進(jìn)了1500米而未換刀。在掘進(jìn)到800米時(shí)，刀具最大磨損量?jī)H5毫米，刀具允許磨損量是50毫米;掘進(jìn)到1500米時(shí)，刀具最大磨損量?jī)H9毫米。

刀具全狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入不同地質(zhì)層，面對(duì)不同掘進(jìn)環(huán)境，技術(shù)人員通過刀具全狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)觀察不同特點(diǎn)的46把刀具，防止因刀具異常磨損導(dǎo)致掘進(jìn)偏離等。截至目前，掘進(jìn)了2976米與設(shè)計(jì)圖紙相比線路偏差也不到1厘米，均達(dá)到了令人驚嘆的水準(zhǔn)。?

?(受訪者供圖)

關(guān)鍵詞： 監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 功能設(shè)計(jì) 允許磨損 技術(shù)難題