在水下隧道工程中，國內只有三個工程使用了近15米超大直徑的盾構機:已建成的上海長江隧道、上海上中路隧道和南京長江隧道。從技術含量上看，南京長江隧道是技術難度最高、水土壓力最大、地質條件最復雜的深水隧道。南京長江隧道左、右線施工中，采用了德國Herrick公司生產的兩臺泥水平衡式盾構機。每臺盾構機有3萬多個零件，總長1.34米，總重量近4000噸。從德國運到南京的船總共有幾十艘，用了200多輛超大型卡車運到工地。其中，刀盤直徑14.93米，相當於五層樓高，重400多噸，是目前國內盾構機刀盤下井全案中最大的。這兩臺當今世界上最先進的大型水下隧道施工綜合設備，是由十四局集團耗資7億多元為南京長江隧道特別定制的，堪稱能讓水下隧道壹次成型的鋼鐵巨人。攻克世界級技術難題為了在南京長江隧道成功使用，這兩臺泥水平衡盾構機需要解決六大世界級技術難題:14.93米的刀盤直徑，是當今世界上最大的盾構機之壹；隧道最低點的水土壓力高達0.65 MPa，居世界之首。隧道穿越淤泥、粉砂、礫砂、卵石和河底風化巖石，地質情況極其復雜。強透水層占開挖總長度的85%以上，國內外罕見；覆土厚度遠低於盾構隧道常規安全埋深，構成高風險超淺埋段；掘進距離大於3公裏，盾構機在應時含量高的砂層中刀具磨損系數是軟土層中刀具磨損系數的10倍以上。十四局集團建設者面臨的這些技術難題是全新的挑戰，國內外都沒有成功的經驗可以借鑒。因此，專家斷言，南京長江隧道是長江流域難度最大、科技含量最高、風險最大、最具挑戰性的水下工程。十四局集團在建設單位南京長江隧道公司的組織和專家組的指導下，引進、消化、吸收、創新德國技術，解決了多項重大技術難題，創造了成型隧道防滲、防漏、防裂的工程奇跡。南京長江隧道技術難度世界罕見。可以說，盾構機每推進壹米，都面臨著許多難以預料的風險和困難。十四局集團已組成包括6位院士、30多位國內頂尖專家的專家團隊，為項目保駕護航。這麽多技術精英把脈壹條隧道，在中國工程建設史上也是絕無僅有的。超大直徑盾構機能否安全破門進洞，是決定發射成敗的關鍵因素。因此，指揮部對洞口周邊連續墻加強支護，對18米前方土體采用全斷面旋噴加固。為了防止盾構機因前方覆土厚度不足而上浮，延長了37米的半臉旋噴加固。同時，為確保隧道洞門破啟安全，在全斷面加固的基礎上，采取2米厚凍結壁加固方案，實現雙保險。為了使盾構機沿軸線平穩滑動，科技人員通過改造軌道，安裝了四條滑軌。嚴格控制焊縫精度，防止盾構被熔渣損壞，避免相互咬合，使盾構機按照準確的軸線前進。洞門的密封關系到開漿和堵漿的成敗。他們通過改革傳統的單獨使用橡膠窗簾布的方法，不僅使密封圈與洞口貼合，而且使盾構通過時刀具不會切割窗簾布。確保泥漿倉及時建立，防滲防漏，壓力平衡。同時在簾布後面加了壹塊厚度為1.5 mm的彈簧鋼板，通過壓註高分子材料將簾布和鋼板密封，使簾布和鋼板同時發揮作用，達到密封效果。盾構機推進時，技術人員綜合凍結、解凍、拔管、泥倉壓力等數據參數，密切關註和檢測各種數據系數，決定推力和速度。按照泥水循環分離、開挖、嚴格管片安裝的程序，環環相扣，穩步推進。總部與上海超算中心合作，分析南京長江隧道建設中的關鍵技術點。利用超級計算機模擬施工事故發生的可能性，通過三維可視化模擬，對各種施工方案和施工參數進行對比分析，評價施工方案的優劣，從而幫助選擇最佳的施工方案和參數。國外設備與長江水土艱難融合2008年5月16日，左線隧道盾構機揚子二號成功下線。盾構機成功下水後，隨之而來的是如何安全穿越超淺埋段、池塘段、長江大堤、城南河。超淺埋段，上覆土厚度僅5.5米。施工過程中設置多個觀測點進行地表沈降、水位監測、土壓力測量和土體位移監測，反復觀察、分析判斷，制定和優化施工方案。聯合北方交大科研人員，進行了覆土劈裂的靜態和動態試驗，通過傳感器多次檢測地面動態和土體，使盾構掘進時泥漿配置、壓力設定和水土壓力相吻合，實現了安全快速通過。2008年8月，右線盾構施工進入復合地層，推進至1316米時，開挖受阻。十四局集團總部分析判斷可能是刀具有問題，但德方堅稱不是刀具磨損影響挖掘。總部組織了五次專家論證會，積極與國內外專家和赫裏克公司工程師壹起分析原因。經過反復討論協商，確認是刀具過度磨損造成的，立即著手解決刀具修復問題。盾構機刀盤上有225個刀具，其中71可以在常壓下更換，其余刀具必須通過高壓進刀進行更換和修復。該手術從未有過先例，被業界視為世界級尖端技術難題。在國內外6倍大氣壓的高壓下進艙，實屬罕見；在如此高的壓力下進行焊接、切割等動火作業，是前所未有的！2009年2月14日，來自德國北海公司的26名頂級潛水員與總部工作人員壹起，在高壓狀態下修復了刀盤刀具，這壹世界級難題被成功解決！由於人類在高壓環境下耐力的限制，潛水員在艙內的有效工作時間每天不到3小時。每次進入高壓氧艙前，都要逐級加壓30分鐘左右。工作40分鐘後，必須返回減壓艙，經過近4個小時的逐步減壓，才能出工作室。這個過程類似於神舟七號航天員進出艙的原理，但潛水員承受的壓力是航天員的5倍。新型刀具的開發和使用也是值得壹提的得意之作。進入礫石地層後，左線的開挖也受到了嚴重影響。2008年9月~ 165438+10月的月均進度只有70發，檢查更換工具也花了不少時間。十四局集團總部與國內外多家工具制造商合作，共同開發適用於復合地層的新型工具。經過充分研究和改進，反復試驗、對比和檢驗，最終采用的改進工具非常適合礫石地層，其使用壽命達到了原工具的10倍以上，大大提高了工作效率，保證了大量礫石地層的順利通過。實踐出真知。建設者相信赫裏克的技術，但不迷信，力求將德國先進技術與長江水土完美融合。在充分調研論證的基礎上，他們大膽創新，共進行了39項技術改進。盾構機備件的國產化替代也有了很大的進步，不僅節省了時間，也降低了成本。管片制作是盾構隧道質量保證的前提，其精度要求國際上壹般為1mm，抗滲性和耐久性要求嚴格，制作工藝復雜，質量控制標準高。南京長江隧道管片生產列入國家863計劃，要求其精度誤差控制在0.5 mm以內，是混凝土的頂級產品。負責管片生產的第五項目部，回憶起那段多事之秋，依然後悔不已:沒有任何施工經驗，憑著壹張平面照片，就開始研制工裝設備；進口模具設計有缺陷，只能自主改造，試生產最多要調整20次；壹個鋼筋籠有1900多個焊點，對焊接技術要求很高。不管給多少錢，人們都不會去做。五項目部以越往越難前進的勇氣，以不破樓蘭不還的精神，走上了自主創新之路。吹掉黃沙，從黃金開始！經過不斷探索、試驗、改進和創新，他們終於掌握了管片生產技術。2008年6月165438+10月13日，十四局集團總部第五項目部管片預制廠發生鞭炮爆炸。隨著最後壹罐混凝土註入管片模具，南京長江隧道所需的30430節管片提前48天順利完工，合格率1.000%，實現了成品管片高強度、高精度、高抗滲的目標。經德國VMT測量公司用掃描檢測法測試，實際成品節段測量精度為0.3 mm，是目前為止精度最高的混凝土產品。德國專家聲稱:這是我見過的世界上最好的片段！日本專家稱贊:妳們用車床加工的精度生產出了壹流的混凝土產品。
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