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(biāo)(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(gòu)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(xí)近平總書記提出的長三一體化戰(zhàn)略而著力推進(jìn)的大國工程,也是踐行“交通強國”戰(zhàn)略,為即將到來的長江中下游大規(guī)模過江通 道建設(shè)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(nèi)難度最大的盾構(gòu) 隧道”。全長2976米的和燕路過江隧道,開挖直徑達(dá)到15.03米,地質(zhì)條件復(fù)雜,為全國首例超大直徑盾 構(gòu)穿越斷層、溶巖地層的過江隧道,施工水壓最高達(dá)到 0.79 兆帕。4年建設(shè)期間,中交建設(shè)者們自強不息,量身打造了國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機“振興號”,攻克了管片上浮這一世界性隧道施工難題,創(chuàng)造了盾構(gòu)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(gòu)機“振興號”平穩(wěn)穿越江底最深處,盾構(gòu)掘進(jìn)施工隨即突破千環(huán)大關(guān)。項目經(jīng)理王義盛感慨萬千,“和燕路過江隧道難在盾構(gòu)施工,盾構(gòu)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(jīng)進(jìn)入到了新階段。”
滲漏水現(xiàn)象是困擾盾構(gòu)隧道施工的技術(shù)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(jìn)行,增加施工成本,如果處置不當(dāng),還會增加隧道運營期的安全風(fēng)險。
早在和燕路工程盾構(gòu)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(dǎo)致滲漏水的 每 一個細(xì)節(jié)問題,又要“擒賊先擒王”,解決關(guān)鍵技術(shù)難點。管片上浮問題直接影響管片拼接質(zhì)量,極易導(dǎo)致滲漏發(fā)生,重點突破這一技術(shù)關(guān)鍵點成為大家的共識。
項目技術(shù)團隊針對管片上浮問題制定了一系列應(yīng)對措施,包括對 最初 20米地層進(jìn)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(qū),此后拼裝的管片,上浮趨勢明顯。技術(shù) 團隊迅速開展應(yīng)對措施,不斷調(diào)整施工方案和機器參數(shù),然而效果并不理想。
那是項目機電總工徐文禮職業(yè)生涯中最煎熬的一段時光。“盾構(gòu)始發(fā)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(gòu)機
“振興號”重達(dá) 4000 噸,盾構(gòu)機不能停機,否則易造成掌子面不穩(wěn)定、地面沉降、民房沉降開裂等風(fēng)險。另一方面,如果不盡快解決管片上浮 問題,盾構(gòu)機越往前掘進(jìn),隧道滲漏水的風(fēng)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(guān)與難題較勁。一天,潛水員下潛時佩戴鉛塊的場景 浮現(xiàn)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(shù)團隊隨即展開理論計算,得到需要施加 200 噸載荷的結(jié)論。如此重的載荷,會不會對隧道和盾構(gòu)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(jìn)行配重載荷試驗。“我們24小時不間斷關(guān)注管片的上浮量,一環(huán)一環(huán) 地觀察著施工效果,同時不斷優(yōu)化參數(shù),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(chǎn)生的重力保持住了動態(tài)的平衡。
當(dāng)盾構(gòu)機推進(jìn)到100環(huán)時,管片最大上浮量始終控制在 3 厘米以內(nèi),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(gòu)科研攻關(guān)小組創(chuàng)造了國內(nèi)超大直徑盾構(gòu)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(zhì)量的技術(shù)問題,最終創(chuàng)造了國內(nèi)超大直徑盾構(gòu)施工中“滴水不漏”的施工傳奇。
量身打造的盾構(gòu)利器
建設(shè)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(chǎn)盾構(gòu)機“振興號”,就是他們挑戰(zhàn)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(gòu)機刀盤直徑15.03米,總長135米,重達(dá)4000噸,最大推力達(dá)246400千牛。首次使用了全智能化的管片拼裝系統(tǒng)、智慧化遠(yuǎn)程安全監(jiān)控管理系統(tǒng)等多種技術(shù),實現(xiàn)了多個世界首創(chuàng)。可以滿足多種復(fù)雜地質(zhì)條件下施工要求,尤其是核心部件的國產(chǎn)化,不但降低了成本,更重要的是把核心技術(shù)牢牢掌握在了自己手中。
和燕路過江隧道地質(zhì)復(fù)雜,0.79兆帕的最高施工水壓,也是目 前國內(nèi)水壓最高的隧道工程,隧道土巖復(fù)合地層掘進(jìn)距離長達(dá)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(zhì)情況進(jìn)行了“量體裁衣”式的設(shè)計 制造,準(zhǔn)備了應(yīng)對一切風(fēng)險的“工具包”,包含常壓換刀裝置、泥水艙分層逆洗系統(tǒng)、刀盤伸縮擺動裝置、超大直徑盾構(gòu)機超長距離不換刀技術(shù)、三通球閥接管延長裝置等多項關(guān)鍵技術(shù)。在上軟下硬地層掘進(jìn)時,采用提高刀盤轉(zhuǎn)速、降低掘進(jìn)速度、加強沉降監(jiān)測等方式控制施工;在穿越斷裂帶時,采用預(yù)先對斷裂帶注漿加固、優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)等方式控制風(fēng)險源;在巖溶段,配備超前探測與超前注漿系統(tǒng),具 備超前探測和處理溶洞的功能。與進(jìn)口盾構(gòu)機不同,中交自主研發(fā)的“振興號”在功能設(shè)計、運輸方式等方面都做出了自主創(chuàng)新。“我們國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)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(jìn)口盾構(gòu)更高。不止于此,在盾構(gòu)機的心臟‘主驅(qū)動’上,‘振興號’創(chuàng)新通過球鉸軸承保證主驅(qū)動在復(fù)雜施工環(huán)境下,除伸縮功能外,還能進(jìn)行擺動,增強了盾構(gòu)機對于江底復(fù)雜施工環(huán)境的適應(yīng)能力。”中交天和設(shè)計研發(fā)總院“振興號”盾構(gòu)機總設(shè)計師樹軍 對盾構(gòu)機的性能非常自信。
如果說盾構(gòu)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(gòu)超長距離不換刀技術(shù),及刀具全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),這在世界范圍內(nèi)尚屬首次。這項技術(shù)不僅可為中國盾構(gòu)節(jié)約數(shù)以億計的成本,還 降低了因換刀而導(dǎo)致的隧道坍塌和人身傷害風(fēng)險。
“在同等地質(zhì)條件下,其它超大直徑盾構(gòu)機 200 米左右就需要更換 刀具,而我們自己的盾構(gòu)機,在該地 層連續(xù)掘進(jìn)了 1500 米,從未換刀。”徐文禮自豪地介紹道。
“振興號”盾構(gòu)機的優(yōu)異表現(xiàn)也用事實證明,中交自主研發(fā)的國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平,中交盾構(gòu)施工水平世界領(lǐng)先。“我工作13年了,見證了中交從剛開始做盾構(gòu)施工到現(xiàn)在的蓬勃發(fā)展的歷程,盾構(gòu)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(gòu)機,技術(shù)安裝調(diào)試是不允許我們看,自己的設(shè)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(fā)出來的工匠精神。這一情懷,已在項目每個建設(shè) 者心中開花結(jié)果。
“以前,超大直徑盾構(gòu)機施工并沒有相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)在對工程品質(zhì)精益求精的追求上。建設(shè)者們對每一片管片的精度進(jìn)行測量,對每一環(huán)中的每片管片間的精度進(jìn)行測量,創(chuàng)造了隧道施工流水線般的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)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(gòu)始發(fā)時,為確保其始發(fā)姿 態(tài)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(shù)人員都要爬到現(xiàn)場十幾米高的架子上精確定點。這樣的狀態(tài),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(chuàng)造了箱涵拼裝精度達(dá)到3毫米內(nèi)的行業(yè)高水平,以及管片錯臺量控制在4毫米讓業(yè)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(yè)內(nèi)打造了良好的社會信譽和企業(yè)品牌,同時,項目部也成為中國交建大直徑盾構(gòu)施工人才培養(yǎng)基地和科研中心。
( 尹沁宇 柴全)
