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      南京日報:江底70米深處的世界級工程

      發布時間:2016-05-02 信息來源:中交天和
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      長江上盾構隧道直徑最大、工程地質條件最復雜、技術難度最大
      江底70米深處的世界級工程
       
       

          2016年元月1日,作為南京跨江發展重要通道的揚子江隧道正式通車。    

       

          5年多,2000多個日日夜夜,數千名施工人員,奮戰在江底;

       

          直徑14.93米、全長133米,研發出我國首臺具有自主知識產權的超大型隧道盾構機;

       

          717把刀,盾構機刀具數量位居國內第一;

       

          最高水壓達0.72兆帕,相當于一個火柴盒上站兩個人——盾構機在江底承受的壓力,超過了已建和在建的任何隧道;

       

          70米江底深處,飽和帶壓開艙換刀工藝,填補國內空白……

       

          “揚子江隧道是迄今為止在長江上修建的盾構隧道中直徑最大、工程地質條件最復雜、技術難度最大的世界級工程?!本暼愤^江通道(揚子江隧道)工程建設指揮部副指揮長張伯陽說。

       

      揚子江隧道內盾構機正在向前掘進
       
       
      難度
      高水壓下的超大直徑盾構 挑戰世界級難題

          揚子江隧道并不是長江沿線第一條過江隧道,但由于雙管雙層的超大直徑盾構、江底地質條件復雜,決定了它是一個世界級工程。

       

          “大、高、薄、長、險”,這是揚子江隧道面臨的五大世界級難題。

       

          大:盾構直徑14.93米,刀盤最大開挖直徑15.02米,屬國內超大直徑盾構隧道之一;

       

          高:施工中承受的最高水壓達0.72兆帕,巖層段石英含量高達65%;

       

          ?。航姿淼栏餐梁穸葴\,局部隧道覆土厚度只有9米;

       

          長:隧道過江段采用超大直徑盾構穿越長江,一次性掘進距離長,S線隧道盾構段長4.135公里,N線盾構段長3.557公里;

       

          險:隧道沿線穿越地層復雜多變,需長距離穿越卵石層、砂巖層,同時盾構還將4次穿越長江大堤,并存在孤石、枯木、鐵錨、沉船等不明障礙物。

       

          揚子江隧道的復雜程度在國內、國際上都沒有先例,建造這樣一個世界級工程,一切要從零開始。

       

          首先要做的就是打造一把稱手的“兵器”。

       

          “直徑12米以上的大型、超大型盾構機的自主研發與制造,一直被國外企業壟斷?!敝薪惶旌蜋C械設備制造公司負責人史福生說。

       

          經過創新、自主研制和改造,擁有18項知識產權、9項發明專利的“天和號”和“天和一號”在揚子江隧道投入使用。這是世界上最復雜的刀盤,機器總重近5000噸,狀似摩天輪的巨型五彩刀盤上有717把刀具,不同顏色代表滾刀、削刀等不同刀具。

       

          歷經25800多個小時的掘進,2015年7月2日上午10點,“天和一號”盾構機從南線隧道“鉆”出地面。就在其出洞的10天前,其孿生兄弟“天和號”盾構機從北線隧道“破土而出”,揚子江隧道實現“雙線貫通”。這也標志著我國在大孔徑、復雜技術盾構機研制上取得了重大突破。

       
      亮點
      江底巖石堅如“磨刀石” “太空艙”入隧道高壓下換刀

          揚子江隧道的水文地質條件比已建成的緯七路長江隧道更復雜,盾構機要在江底掘進,江底的巖石就如一把“磨刀石”,尤其是在穿越復合地層時,地層上軟下硬,地層下大約有七八米厚的巖層,非常硬,上面是鵝卵石和砂礫層,對刀盤和滾刀是相當大的考驗,極易在軟硬結合面上因沖擊造成崩齒、斷刃等非正常磨損。

       

          “像平常吃飯,米飯里有個砂子吃到時會把牙硌一下甚至硌壞,盾構機的刀和刀盤幾乎每時每刻都在這種情況下工作?!敝薪荒暇┚暼愤^江通道工程指揮部總工程師王善高說。

       

          揚子江隧道在世界上首次使用了飽和帶壓開艙換刀技術。在江底高水壓下,要更換盾構機刀盤上的刀,一次工作不能超過50分鐘。在這50分鐘時間里,開關艙門等就需花費20多分鐘。

       

          將“太空艙”運用到揚子江隧道中,這是建設的一大創新。在氦氧飽和氣體下,地面上設置一個“太空艙”,也就是高壓生活艙,特種作業人員一直生活在高壓下,身體逐步適應該環境。更換刀具時,將穿梭艙吊運到江底盾構機上,與人閘艙對接。作業人員進入盾構機刀盤的泥水艙,就可以換刀了,工作時間就能夠從50分鐘增加到4個多小時。這樣一來,換刀效率是傳統換刀效率的8倍以上。

       

          據悉,揚子江隧道采用世界首創的氦氧飽和帶壓換刀法進艙作業600余次,更換各類刀具1000余把,最終成功穿越巖層。

       

      成果

      多項科研項目國際領先 成為今后大型隧道建設樣板

          由于揚子江隧道是目前長江上修建的技術難度最大的工程,多項施工技術也開創了先河。

       

          直徑14.93米泥水平衡盾構機的研制及國產化,盾構機前艙設備檢查可視化系統的研究與應用……揚子江隧道多個科研項目通過了省交通廳組織的技術成果鑒定,均達到國際領先水平。

       

          據統計,該工程先后獲得科技獎勵5項:中國機械工業協會一等獎,江蘇省科學技術一等獎,第七屆國際發明展覽會金獎、銀獎,中國公路協會二等獎。目前,項目已授權各類專利47項,其中發明專利10項,實用新型專利37項,此外有17項專利正在審核。同時,工程研發形成了各類工法10項。

       

          揚子江隧道的通車,不僅方便了江南與江北之間通行,還為今后我市更多江底隧道建設積累了寶貴經驗,成為大型隧道建設的樣板。

       

       

      超大型盾構機

       

          本報記者 葛妍

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