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《交通建设报》专版报道——“巨龙”过江



发布时间:2021-08-02 08:23
吾名
中交一公局集团
2021-08-02

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南京,八卦洲旁,在百舸争流的长江主航道下,一条“巨龙”正以火热之势,连通两岸。由一公局集团隧道局承建的南京和燕路过江通道南段隧道工程A3标(以下简称“和 燕路过江隧道”),使用中交天和自主制造的“振兴号”超大直径盾构机再一次成功穿越长江。

和燕路过江隧道是中交集团贯彻落实习近平总书记提出的长三一体化战略而着力推进的大国工程,也是践行“交通强国”战略,为即将到来的长江中下游大规模过江通 道建设而实施的一项样板工程。

由钱七虎等5位中国工程院院士组成的专家组将和燕路过江隧道评价为“目前国内难度最大的盾构 隧道”。全长2976米的和燕路过江隧道,开挖直径达到15.03米,地质条件复杂,为全国首例超大直径盾 构穿越断层、溶岩地层的过江隧道,施工水压最高达到 0.79 兆帕。4年建设期间,中交建设者们自强不息,量身打造了国产超大直径盾构机“振兴号”,攻克了管片上浮这一世界性隧道施工难题,创造了盾构施工10万平方米“不渗不漏”的先例。

“滴水不漏”的施工传奇

2021年4月,随着超大直径盾构机“振兴号”平稳穿越江底最深处,盾构掘进施工随即突破千环大关。项目经理王义盛感慨万千,“和燕路过江隧道难在盾构施工,盾构机的操作是‘差以毫厘,失之千里’,我们成功克服了隧道渗漏水问题, 如今隧道工程已经进入到了新阶段。”

渗漏水现象是困扰盾构隧道施工的技术难题,也是和燕路过江隧 道绕不过去的坎。渗漏水不仅影响 隧道施工正常进行,增加施工成本,如果处置不当,还会增加隧道运营期的安全风险。

早在和燕路工程盾构施工前,项目部就针对渗漏水问题多次召开 研讨会,既不放过导致渗漏水的 每 一个细节问题,又要“擒贼先擒王”,解决关键技术难点。管片上浮问题直接影响管片拼接质量,极易导致渗漏发生,重点突破这一技术关键点成为大家的共识。

项目技术团队针对管片上浮问题制定了一系列应对措施,包括对 最初 20米地层进行加固处理。刚开始,情况良好,但是随着管片拼装渐渐通过这20米的加固处理区,此后拼装的管片,上浮趋势明显。技术 团队迅速开展应对措施,不断调整施工方案和机器参数,然而效果并不理想。

那是项目机电总工徐文礼职业生涯中最煎熬的一段时光。“盾构始发时的喜悦早已抛在脑后,脑子里想的都是怎么尽快解决管片上浮问题。”他说,一方面,超大直径盾构机

“振兴号”重达 4000 吨,盾构机不能停机,否则易造成掌子面不稳定、地面沉降、民房沉降开裂等风险。另一方面,如果不尽快解决管片上浮 问题,盾构机越往前掘进,隧道渗漏水的风险就越大。

面对管片上浮的巨大压力,项目党支部书记兼总工程师赵小鹏和徐文礼一边不断给年轻同事打气, 一边暗自咬紧牙关与难题较劲。一天,潜水员下潜时佩戴铅块的场景 浮现在徐文礼脑海中,给了他灵感,“能不能通过增加配重,抵消管片的 上浮力?”徐文礼的提议得到了大家的支持。

技术团队随即展开理论计算,得到需要施加 200 吨载荷的结论。如此重的载荷,会不会对隧道和盾构机造成不利影响?徐文礼眉头紧锁。为了验证配重载荷的可行性,项目团队将废旧钢板焊接在一起,进行配重载荷试验。“我们24小时不间断关注管片的上浮量,一环一环 地观察着施工效果,同时不断优化参数,同步注浆配合比。”徐文礼回忆说。终于,项目团队通过注浆的方法,将管片的上浮力与200吨载荷产生的重力保持住了动态的平衡。

当盾构机推进到100环时,管片最大上浮量始终控制在 3 厘米以内,项目团队成功控制了管片上浮,这意味着和燕路超大直径盾构科研攻关小组创造了国内超大直径盾构施工的最高水平。随后,项目部又相继解决了管片测量、管片拼装等一系列会影响工程质量的技术问题,最终创造了国内超大直径盾构施工中“滴水不漏”的施工传奇。

量身打造的盾构利器

建设世界级工程,必须要有一把趁手的“利器”。对于和燕路过江隧道项目施工团队来说,中交天和自主制造的国产盾构机“振兴号”,就是他们挑战和燕路过江隧道工程的一把利器。

专为打通和燕路过江隧道而量身打造的“振兴号”盾构机刀盘直径15.03米,总长135米,重达4000吨,最大推力达246400千牛。首次使用了全智能化的管片拼装系统、智慧化远程安全监控管理系统等多种技术,实现了多个世界首创。可以满足多种复杂地质条件下施工要求,尤其是核心部件的国产化,不但降低了成本,更重要的是把核心技术牢牢掌握在了自己手中。

和燕路过江隧道地质复杂,0.79兆帕的最高施工水压,也是目 前国内水压最高的隧道工程,隧道土岩复合地层掘进距离长达约 1865 米。施工时,长江江底高水压处覆土厚度仅 10.25 米,还要穿越 5 条断裂带。中交天和针对其地质情况进行了“量体裁衣”式的设计 制造,准备了应对一切风险的“工具包”,包含常压换刀装置、泥水舱分层逆洗系统、刀盘伸缩摆动装置、超大直径盾构机超长距离不换刀技术、三通球阀接管延长装置等多项关键技术。在上软下硬地层掘进时,采用提高刀盘转速、降低掘进速度、加强沉降监测等方式控制施工;在穿越断裂带时,采用预先对断裂带注浆加固、优化掘进参数等方式控制风险源;在岩溶段,配备超前探测与超前注浆系统,具 备超前探测和处理溶洞的功能。与进口盾构机不同,中交自主研发的“振兴号”在功能设计、运输方式等方面都做出了自主创新。“我们国产超大直径盾构机刀盘冲洗能力更强劲,管片运输方式更新颖,运输效率较进口盾构更高。不止于此,在盾构机的心脏‘主驱动’上,‘振兴号’创新通过球铰轴承保证主驱动在复杂施工环境下,除伸缩功能外,还能进行摆动,增强了盾构机对于江底复杂施工环境的适应能力。”中交天和设计研发总院“振兴号”盾构机总设计师树军 对盾构机的性能非常自信。

如果说盾构机是穿行地下、吞石吐泥的“巨龙”,那刀具就是这条“巨龙”的牙齿。“振兴号”采用超大直径盾构超长距离不换刀技术,及刀具全状态监测系统,这在世界范围内尚属首次。这项技术不仅可为中国盾构节约数以亿计的成本,还 降低了因换刀而导致的隧道坍塌和人身伤害风险。

“在同等地质条件下,其它超大直径盾构机 200 米左右就需要更换 刀具,而我们自己的盾构机,在该地 层连续掘进了 1500 米,从未换刀。”徐文礼自豪地介绍道。

“振兴号”盾构机的优异表现也用事实证明,中交自主研发的国产超大直径盾构机技术达到世界领先水平,中交盾构施工水平世界领先。“我工作13年了,见证了中交从刚开始做盾构施工到现在的蓬勃发展的历程,盾构机的直径从6米到16米,体量上也在逐步增大,以前只能选用国外的盾构机,技术安装调试是不允许我们看,自己的设备花了钱找人维修,还不知道什么地方坏了,有种屈辱的感觉!”想到这些年的变化,徐文礼久久不能平静。

精益求精的工匠情怀

又好又快地完成和燕路过江隧道施工,离不开高科技的装备和保 障手段,同时也离不开“软实力”的支撑,那就是一定要把工程干好的 情怀以及由此激发出来的工匠精神。这一情怀,已在项目每个建设 者心中开花结果。

“以前,超大直径盾构机施工并没有相关的行业标准可供参照,我们是摸着石头一路过河。之所以能把工程做到极致,凭借的就是一丝不苟的工匠情怀。如果不能干出一些成绩,我感觉愧对我的家人,愧对 南京人民,也愧对一个这么好的工程项目机会。”赵小鹏说。

“软实力”体现在对工程品质精益求精的追求上。建设者们对每一片管片的精度进行测量,对每一环中的每片管片间的精度进行测量,创造了隧道施工流水线般的标准作业工序。项目距离长江大堤直线距离约400米,地下水与江水直接连通。盾构始发时,为确保其始发姿 态与密封止水用的钢丝刷位置能完美地契合,不给渗漏水留下一丝缝 隙,在焊接每一块钢丝刷时,技术人员都要爬到现场十几米高的架子上精确定点。这样的状态,他们每天来回不知多少趟,如此小心翼翼,只为确保“零渗漏”。

平均年龄32岁的年轻团队创造了箱涵拼装精度达到3毫米内的行业高水平,以及管片错台量控制在4毫米让业主惊叹的佳绩。自2018年开工以来,项目先后荣获2018年度江苏省五一劳动奖状等奖项12项,并取得了多项国家实用新型专利,不仅在行业内打造了良好的社会信誉和企业品牌,同时,项目部也成为中国交建大直径盾构施工人才培养基地和科研中心。
                                              ( 尹沁宇  柴全)


作者:吾名 来源:中交一公局


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