科技日報記者 矯陽
(資料圖片)
一條外徑接近9米的成型盾構隧道里，管片上沒有一個手孔、一根螺栓。遠遠望去，環環管片拼接整齊一致、看不見錯臺，隧道立面弧度圓潤、線條精美，經檢測無一處滲漏……
6月3日，國內在建最大直徑污水過江盾構隧道——南京市江心洲污水收集系統二通道建設工程（穿越夾江段）隧道（以下簡稱南京污水二通道）貫通，項目施工在國內首創全新盾構施工技術——“新型承插式管片+雙液同步注漿+雙道止水密封墊”成套技術。
“南京污水二通道建設不再用傳統的螺栓固定管片，而是在隧道內直接拼裝管片，為國內首次。”中鐵十四局項目負責人武文清說，這不僅減少了大量管片接點，節省了人工，也為今后盾構掘進實現智能化拼裝提供了技術支撐。
去掉螺栓 打造升級版隧道
為適應大體量、長時間的運營需要，未來隧道的成型質量、后期維養等標準不斷提高。
據中鐵十四局項目總工程師單曉波介紹，目前國內盾構隧道結構，基本采用鋼筋混凝土管片配合螺栓構成，管片接縫間設置彈性密封墊防水。
有研究發現，在施工過程中，因大量采用螺栓，接口量大，導致問題較多。“比如，因混凝土管片承載力削弱導致管片局部開裂、管片間錯臺量較大導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任務后，中鐵十四局項目團隊慎重決定，打破傳統施工方式，大膽創新，采用“新型承插式管片”新技術，使國內盾構施工實現新的技術跨越，打造“升級版”的南京污水二通道。
項目技術團隊聯合各參建單位多方考察、調研“取經”，攻克多項關鍵技術，為“新型承插式管片”成功應用于9米級水下盾構隧道反復摸索。
“新型承插式管片”采用的是新型接頭管片結構。“即管片縱向接縫采用插銷式連接件，環向接縫采用插入式連接件。”單曉波說。
雖然只是做了管片設計“去掉螺栓”這一道減法，但這一細微結構的改變，卻給整個盾構隧道施工帶來一系列“蝴蝶效應”。
嫁接新技術 提供防漏雙保險
“在水下盾構隧道采用‘新型承插式管片’，國內尚沒有成熟經驗可借鑒，對管片預制及拼裝精度、盾構機掘進姿態調整及盾構設備適應性等都要求極高。”單曉波說。
打破常規，知易行難。在由螺栓式管片結構拼裝成型的大直徑地下盾構隧道施工領域，中鐵十四局有著成熟的技術經驗。“而這次，卻是把既有經驗‘推倒重來’，對我們來說，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，團隊不斷探索，研究更多新技術與“新型承插式管片”嫁接。
2021年，中鐵十四局聯合西南交通大學、中國鐵建重工集團等經過3年的探索和實踐，成功創新研發“超大直徑泥水盾構同步雙液注漿關鍵技術”，填補了國內技術空白。
“同步雙液注漿”技術成果，成功嫁接在江心洲污水收集系統二通道隧道建設中，為新型的管片拼裝技術帶來“強助攻”。“施工過程中，團隊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。
45分鐘拼裝1環 精度達毫米級
新型管片拼裝精度高，為應對新的標準，設計團隊對拼裝機吸盤進行了密封設計改造，提高了拼裝機的抓舉能力及管片拼裝能力，使拼裝精度達到了1毫米。
“如果說預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。”項目盾構經理姚印彬說。
通過不斷地摸索，項目團隊終于總結出一套成熟的拼裝技巧。“開始，拼裝1環需要3天多；如今，拼裝1環僅需45分鐘。”姚印彬說。
已貫通的盾構隧道，長693米，共464環、3712塊管片拼接有序、內實外美，成功實現了成型隧道不滲不漏，管片上浮量控制在5毫米以內、管片錯臺控制在2毫米以內。
“盾構隧道承插式管片施工成套技術，豐富了盾構領域的基礎科學研究。未來，我們將建立相關技術體系、控制方法與標準，為我國大直徑及水下盾構隧道工程建設補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、經濟運行。
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