一公局
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2021-08-03
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南京,八卦洲旁,在百舸爭流的長江主航道下,一條“巨龍”正以火熱之勢,連通兩岸。由一公局集團隧道局承建的南京和燕路過江通道南段隧道工程A3標(以下簡稱“和 燕路過江隧道”),使用中交天和自主制造的“振興號”超大直徑盾構機再一次成功穿越長江。
和燕路過江隧道是中交集團貫徹落實習近平總書記提出的長三一體化戰略而著力推進的大國工程,也是踐行“交通強國”戰略,為即將到來的長江中下游大規模過江通 道建設而實施的一項樣板工程。
由錢七虎等5位中國工程院院士組成的專家組將和燕路過江隧道評價為“目前國內難度最大的盾構 隧道”。全長2976米的和燕路過江隧道,開挖直徑達到15.03米,地質條件復雜,為全國首例超大直徑盾 構穿越斷層、溶巖地層的過江隧道,施工水壓最高達到 0.79 兆帕。4年建設期間,中交建設者們自強不息,量身打造了國產超大直徑盾構機“振興號”,攻克了管片上浮這一世界性隧道施工難題,創造了盾構施工10萬平方米“不滲不漏”的先例。
“滴水不漏”的施工傳奇
2021年4月,隨著超大直徑盾構機“振興號”平穩穿越江底最深處,盾構掘進施工隨即突破千環大關。項目經理王義盛感慨萬千,“和燕路過江隧道難在盾構施工,盾構機的操作是‘差以毫厘,失之千里’,我們成功克服了隧道滲漏水問題, 如今隧道工程已經進入到了新階段。”
滲漏水現象是困擾盾構隧道施工的技術難題,也是和燕路過江隧 道繞不過去的坎。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。
早在和燕路工程盾構施工前,項目部就針對滲漏水問題多次召開 研討會,既不放過導致滲漏水的 每 一個細節問題,又要“擒賊先擒王”,解決關鍵技術難點。管片上浮問題直接影響管片拼接質量,極易導致滲漏發生,重點突破這一技術關鍵點成為大家的共識。
項目技術團隊針對管片上浮問題制定了一系列應對措施,包括對 最初 20米地層進行加固處理。剛開始,情況良好,但是隨著管片拼裝漸漸通過這20米的加固處理區,此后拼裝的管片,上浮趨勢明顯。技術 團隊迅速開展應對措施,不斷調整施工方案和機器參數,然而效果并不理想。
那是項目機電總工徐文禮職業生涯中最煎熬的一段時光。“盾構始發時的喜悅早已拋在腦后,腦子里想的都是怎么盡快解決管片上浮問題。”他說,一方面,超大直徑盾構機
“振興號”重達 4000 噸,盾構機不能停機,否則易造成掌子面不穩定、地面沉降、民房沉降開裂等風險。另一方面,如果不盡快解決管片上浮 問題,盾構機越往前掘進,隧道滲漏水的風險就越大。
面對管片上浮的巨大壓力,項目黨支部書記兼總工程師趙小鵬和徐文禮一邊不斷給年輕同事打氣, 一邊暗自咬緊牙關與難題較勁。一天,潛水員下潛時佩戴鉛塊的場景 浮現在徐文禮腦海中,給了他靈感,“能不能通過增加配重,抵消管片的 上浮力?”徐文禮的提議得到了大家的支持。
技術團隊隨即展開理論計算,得到需要施加 200 噸載荷的結論。如此重的載荷,會不會對隧道和盾構機造成不利影響?徐文禮眉頭緊鎖。為了驗證配重載荷的可行性,項目團隊將廢舊鋼板焊接在一起,進行配重載荷試驗。“我們24小時不間斷關注管片的上浮量,一環一環 地觀察著施工效果,同時不斷優化參數,同步注漿配合比。”徐文禮回憶說。終于,項目團隊通過注漿的方法,將管片的上浮力與200噸載荷產生的重力保持住了動態的平衡。
當盾構機推進到100環時,管片最大上浮量始終控制在 3 厘米以內,項目團隊成功控制了管片上浮,這意味著和燕路超大直徑盾構科研攻關小組創造了國內超大直徑盾構施工的最高水平。隨后,項目部又相繼解決了管片測量、管片拼裝等一系列會影響工程質量的技術問題,最終創造了國內超大直徑盾構施工中“滴水不漏”的施工傳奇。
量身打造的盾構利器
建設世界級工程,必須要有一把趁手的“利器”。對于和燕路過江隧道項目施工團隊來說,中交天和自主制造的國產盾構機“振興號”,就是他們挑戰和燕路過江隧道工程的一把利器。
專為打通和燕路過江隧道而量身打造的“振興號”盾構機刀盤直徑15.03米,總長135米,重達4000噸,最大推力達246400千牛。首次使用了全智能化的管片拼裝系統、智慧化遠程安全監控管理系統等多種技術,實現了多個世界首創。可以滿足多種復雜地質條件下施工要求,尤其是核心部件的國產化,不但降低了成本,更重要的是把核心技術牢牢掌握在了自己手中。
和燕路過江隧道地質復雜,0.79兆帕的最高施工水壓,也是目 前國內水壓最高的隧道工程,隧道土巖復合地層掘進距離長達約 1865 米。施工時,長江江底高水壓處覆土厚度僅 10.25 米,還要穿越 5 條斷裂帶。中交天和針對其地質情況進行了“量體裁衣”式的設計 制造,準備了應對一切風險的“工具包”,包含常壓換刀裝置、泥水艙分層逆洗系統、刀盤伸縮擺動裝置、超大直徑盾構機超長距離不換刀技術、三通球閥接管延長裝置等多項關鍵技術。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。與進口盾構機不同,中交自主研發的“振興號”在功能設計、運輸方式等方面都做出了自主創新。“我們國產超大直徑盾構機刀盤沖洗能力更強勁,管片運輸方式更新穎,運輸效率較進口盾構更高。不止于此,在盾構機的心臟‘主驅動’上,‘振興號’創新通過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,增強了盾構機對于江底復雜施工環境的適應能力。”中交天和設計研發總院“振興號”盾構機總設計師樹軍 對盾構機的性能非常自信。
如果說盾構機是穿行地下、吞石吐泥的“巨龍”,那刀具就是這條“巨龍”的牙齒。“振興號”采用超大直徑盾構超長距離不換刀技術,及刀具全狀態監測系統,這在世界范圍內尚屬首次。這項技術不僅可為中國盾構節約數以億計的成本,還 降低了因換刀而導致的隧道坍塌和人身傷害風險。
“在同等地質條件下,其它超大直徑盾構機 200 米左右就需要更換 刀具,而我們自己的盾構機,在該地 層連續掘進了 1500 米,從未換刀。”徐文禮自豪地介紹道。
“振興號”盾構機的優異表現也用事實證明,中交自主研發的國產超大直徑盾構機技術達到世界領先水平,中交盾構施工水平世界領先。“我工作13年了,見證了中交從剛開始做盾構施工到現在的蓬勃發展的歷程,盾構機的直徑從6米到16米,體量上也在逐步增大,以前只能選用國外的盾構機,技術安裝調試是不允許我們看,自己的設備花了錢找人維修,還不知道什么地方壞了,有種屈辱的感覺!”想到這些年的變化,徐文禮久久不能平靜。
精益求精的工匠情懷
又好又快地完成和燕路過江隧道施工,離不開高科技的裝備和保 障手段,同時也離不開“軟實力”的支撐,那就是一定要把工程干好的 情懷以及由此激發出來的工匠精神。這一情懷,已在項目每個建設 者心中開花結果。
“以前,超大直徑盾構機施工并沒有相關的行業標準可供參照,我們是摸著石頭一路過河。之所以能把工程做到極致,憑借的就是一絲不茍的工匠情懷。如果不能干出一些成績,我感覺愧對我的家人,愧對 南京人民,也愧對一個這么好的工程項目機會。”趙小鵬說。
“軟實力”體現在對工程品質精益求精的追求上。建設者們對每一片管片的精度進行測量,對每一環中的每片管片間的精度進行測量,創造了隧道施工流水線般的標準作業工序。項目距離長江大堤直線距離約400米,地下水與江水直接連通。盾構始發時,為確保其始發姿 態與密封止水用的鋼絲刷位置能完美地契合,不給滲漏水留下一絲縫 隙,在焊接每一塊鋼絲刷時,技術人員都要爬到現場十幾米高的架子上精確定點。這樣的狀態,他們每天來回不知多少趟,如此小心翼翼,只為確保“零滲漏”。
平均年齡32歲的年輕團隊創造了箱涵拼裝精度達到3毫米內的行業高水平,以及管片錯臺量控制在4毫米讓業主驚嘆的佳績。自2018年開工以來,項目先后榮獲2018年度江蘇省五一勞動獎狀等獎項12項,并取得了多項國家實用新型專利,不僅在行業內打造了良好的社會信譽和企業品牌,同時,項目部也成為中國交建大直徑盾構施工人才培養基地和科研中心。
( 尹沁宇 柴全)
