一條外徑接近9米的成型盾構(gòu)隧道里，管片上沒有一個(gè)手孔、一根螺栓。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，環(huán)環(huán)管片拼接整齊一致、看不見錯(cuò)臺(tái)，隧道立面弧度圓潤(rùn)、線條精美，經(jīng)檢測(cè)無一處滲漏……

6月3日，國(guó)內(nèi)在建最大直徑污水過江盾構(gòu)隧道——南京市江心洲污水收集系統(tǒng)二通道建設(shè)工程（穿越夾江段）隧道（以下簡(jiǎn)稱南京污水二通道）貫通，項(xiàng)目施工在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)全新盾構(gòu)施工技術(shù)——“新型承插式管片+雙液同步注漿+雙道止水密封墊”成套技術(shù)。

(資料圖)

“南京污水二通道建設(shè)不再用傳統(tǒng)的螺栓固定管片，而是在隧道內(nèi)直接拼裝管片，為國(guó)內(nèi)首次。”中鐵十四局項(xiàng)目負(fù)責(zé)人武文清說，這不僅減少了大量管片接點(diǎn)，節(jié)省了人工，也為今后盾構(gòu)掘進(jìn)實(shí)現(xiàn)智能化拼裝提供了技術(shù)支撐。

去掉螺栓 打造升級(jí)版隧道

為適應(yīng)大體量、長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)營(yíng)需要，未來隧道的成型質(zhì)量、后期維養(yǎng)等標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。

據(jù)中鐵十四局項(xiàng)目總工程師單曉波介紹，目前國(guó)內(nèi)盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)，基本采用鋼筋混凝土管片配合螺栓構(gòu)成，管片接縫間設(shè)置彈性密封墊防水。

有研究發(fā)現(xiàn)，在施工過程中，因大量采用螺栓，接口量大，導(dǎo)致問題較多。“比如，因混凝土管片承載力削弱導(dǎo)致管片局部開裂、管片間錯(cuò)臺(tái)量較大導(dǎo)致接縫滲漏水及管片螺栓手孔處滲漏水等問題，影響隧道運(yùn)維，甚至降低隧道使用壽命。”單曉波說。

接到南京污水二通道建設(shè)任務(wù)后，中鐵十四局項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)慎重決定，打破傳統(tǒng)施工方式，大膽創(chuàng)新，采用“新型承插式管片”新技術(shù)，使國(guó)內(nèi)盾構(gòu)施工實(shí)現(xiàn)新的技術(shù)跨越，打造“升級(jí)版”的南京污水二通道。

項(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合各參建單位多方考察、調(diào)研“取經(jīng)”，攻克多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，為“新型承插式管片”成功應(yīng)用于9米級(jí)水下盾構(gòu)隧道反復(fù)摸索。

“新型承插式管片”采用的是新型接頭管片結(jié)構(gòu)。“即管片縱向接縫采用插銷式連接件，環(huán)向接縫采用插入式連接件。”單曉波說。

雖然只是做了管片設(shè)計(jì)“去掉螺栓”這一道減法，但這一細(xì)微結(jié)構(gòu)的改變，卻給整個(gè)盾構(gòu)隧道施工帶來一系列“蝴蝶效應(yīng)”。

嫁接新技術(shù) 提供防漏雙保險(xiǎn)

“在水下盾構(gòu)隧道采用‘新型承插式管片’，國(guó)內(nèi)尚沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒，對(duì)管片預(yù)制及拼裝精度、盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)調(diào)整及盾構(gòu)設(shè)備適應(yīng)性等都要求極高。”單曉波說。

打破常規(guī)，知易行難。在由螺栓式管片結(jié)構(gòu)拼裝成型的大直徑地下盾構(gòu)隧道施工領(lǐng)域，中鐵十四局有著成熟的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。“而這次，卻是把既有經(jīng)驗(yàn)‘推倒重來’，對(duì)我們來說，無疑是‘脫胎換骨’。”單曉波說。

水下建隧道，最大的難題是防漏水。

為探索“新型承插式管片”技術(shù)，團(tuán)隊(duì)不斷探索，研究更多新技術(shù)與“新型承插式管片”嫁接。

2021年，中鐵十四局聯(lián)合西南交通大學(xué)、中國(guó)鐵建重工集團(tuán)等經(jīng)過3年的探索和實(shí)踐，成功創(chuàng)新研發(fā)“超大直徑泥水盾構(gòu)同步雙液注漿關(guān)鍵技術(shù)”，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。

“同步雙液注漿”技術(shù)成果，成功嫁接在江心洲污水收集系統(tǒng)二通道隧道建設(shè)中，為新型的管片拼裝技術(shù)帶來“強(qiáng)助攻”。“施工過程中，團(tuán)隊(duì)不僅在管片壁的背后采用新型同步注雙液漿工藝，還在管片襯砌接縫采用雙道防水密封墊措施。”單曉波說。

兩道防水體系外加同步注雙液漿，為隧道防滲漏提供了雙重保險(xiǎn)。

45分鐘拼裝1環(huán) 精度達(dá)毫米級(jí)

新型管片拼裝精度高，為應(yīng)對(duì)新的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)拼裝機(jī)吸盤進(jìn)行了密封設(shè)計(jì)改造，提高了拼裝機(jī)的抓舉能力及管片拼裝能力，使拼裝精度達(dá)到了1毫米。

“如果說預(yù)制管片拼裝如同搭樂高積木，這次我們拿到的新版樂高完全沒有拼裝說明書，全靠自己摸索。”項(xiàng)目盾構(gòu)經(jīng)理姚印彬說。

通過不斷地摸索，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)終于總結(jié)出一套成熟的拼裝技巧。“開始，拼裝1環(huán)需要3天多；如今，拼裝1環(huán)僅需45分鐘。”姚印彬說。

已貫通的盾構(gòu)隧道，長(zhǎng)693米，共464環(huán)、3712塊管片拼接有序、內(nèi)實(shí)外美，成功實(shí)現(xiàn)了成型隧道不滲不漏，管片上浮量控制在5毫米以內(nèi)、管片錯(cuò)臺(tái)控制在2毫米以內(nèi)。

“盾構(gòu)隧道承插式管片施工成套技術(shù)，豐富了盾構(gòu)領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)研究。未來，我們將建立相關(guān)技術(shù)體系、控制方法與標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)大直徑及水下盾構(gòu)隧道工程建設(shè)補(bǔ)充新的解決方案和理論支撐。”武文清說。

南京污水二通道于2021年開建，建成后可將南京主城內(nèi)約每天40萬立方米的污水直接輸送至江心洲污水處理廠進(jìn)行處理，惠及174萬戶居民，有效保障南京市污水通道的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。