科技日報記者 張曄 通訊員 張鳳華 張海鑫
4月7日上午9時58分，經過800多個日夜，中國首臺采用自主技術和多項國產核心部件設計制造的超大直徑盾構機“振興號”，成功貫通近3千米的南京和燕路過江通道右線。至此，該項目隧道實現雙線全線貫通，為年底建成奠定堅實的基礎。
以錢七虎為組長，5位中國工程院院士和業內16名專家組成的南京過江隧道技術專家組一致認為，和燕路過江通道是目前國內在建穿越長江最復雜、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隧道，右線盾構隧道全長2976米，隧道施工具有“高”“薄”“險”的特點。“高”是指施工水壓高達0.79兆帕，相當于一個指甲蓋大小承受7.9公斤的重量；隧道覆土“薄”，盾構下穿新生河，最小覆土僅5.97米，在江中最低點的覆土厚度也僅有10.25米；“險”是指施工地質極其復雜，土巖復合地層掘進距離長達約1865米，并還要穿越5條斷裂帶，為國內超大直徑盾構隧道之最。
“十隧九漏”，滲漏水現象是困擾世界盾構隧道施工的技術難題。滲漏水不僅影響隧道施工正常進行，增加施工成本，如果處置不當，還會增加隧道運營期的安全風險。
管片上浮問題和拼裝水平直接影響管片拼接質量，極易導致滲漏發生，為此中交天和采取了針對措施，采用增加配重的方式將管片的上浮力與配重產生的重力保持住了動態的平衡；在上軟下硬地層掘進時，采用提高刀盤轉速、降低掘進速度、加強沉降監測等方式控制施工；在穿越斷裂帶時，采用預先對斷裂帶注漿加固、優化掘進參數等方式控制風險源；在巖溶段，配備超前探測與超前注漿系統，具備超前探測和處理溶洞的功能等。
與進口盾構機不同，“振興號”在功能設計、運輸方式等方面都作出了自主創新。不止于此，在“振興號”的“心臟”——主驅動上，通過裝設球鉸軸承保證主驅動在復雜施工環境下，除伸縮功能外，還能進行擺動等，增強了盾構機對于江底復雜施工環境的適應能力。“振興號”不僅實現了長2976米隧道管片錯邊量均控制在2—3毫米，遠低于12毫米的行業標準，還創造了盾構施工隧道14萬平方米“滴水不漏”的先例。
掘進近3千米 偏差不到1厘米
盾構機宛如穿行地下、吞石吐泥的巨龍，刀具就是它的牙齒，對隧道的順利貫通至關重要，特別是在超大直徑盾構機穿江過海的過程中。
“振興號”刀盤直徑15.03米，總長135米，重達4000噸，應用了常壓換刀裝置、刀盤伸縮擺動裝置等國產核心部件。
“振興號”世界范圍內首次采用超大直徑盾構超長不換刀技術及刀具全狀態監測系統。超大直徑盾構超長不換刀技術不僅可為中國盾構節約以億計的成本，還降低了因換刀而導致的隧道坍塌和人身傷害風險。在上軟下硬的砂卵石地層，同等地質條件下，超大直徑盾構機200米左右就需要更換刀具。“振興號”施工中連續掘進了1500米而未換刀。在掘進到800米時，刀具最大磨損量僅5毫米，刀具允許磨損量是50毫米；掘進到1500米時，刀具最大磨損量僅9毫米。
刀具全狀態監測系統，盾構機進入不同地質層，面對不同掘進環境，技術人員通過刀具全狀態監測系統及時觀察不同特點的46把刀具，防止因刀具異常磨損導致掘進偏離等。截至目前，掘進了2976米與設計圖紙相比線路偏差也不到1厘米，均達到了令人驚嘆的水準。
(受訪者供圖)
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