精準工藝助巨龍穿江——南京長江隧道工程科技創(chuàng)新巡禮
2016-04-11
2016年3月30日上午，第十三屆中國土木工程詹天佑獎頒獎大會在北京召開，由中鐵建十四局集團承建的南京長江隧道等38項精品工程獲獎。這是中國土木工程領域的最高獎項，被稱為建筑業(yè)的“科技創(chuàng)新工程獎”。
至此，南京長江隧道工程先后榮獲國家科技進步獎、國家優(yōu)質工程獎金質獎、詹天佑獎和魯班獎等重要獎項，在創(chuàng)優(yōu)之路上實現(xiàn)了“大滿貫”。
多項技術取得突破
為緩解南京跨江交通壓力、促進沿江開發(fā)，2005年9月30日，南京長江隧道盾構始發(fā)井正式動工。
“在長江流域所有超大直徑盾構隧道中，這是地質條件最復雜、技術難題最多、施工風險最大的工程，號稱中國‘水下施工第一難’，被譽為‘萬里長江第一隧’。”亞洲巖土學會主席、中國工程院院士、南京長江隧道專家委員會主任錢七虎說。
如此復雜的工程對于有著豐富建設經驗的中鐵建十四局集團也是重大挑戰(zhàn)。“南京長江隧道工程技術難度世界罕見，可以說盾構機每向前推進一米，都面臨著許多難以預知的風險和困難。”參與建設的工作人員說。
工程建設者以核心技術為平臺，走產學研相結合的自主創(chuàng)新之路。中鐵建十四局集團指揮部投入科研經費3000多萬元，先后確立了60余項專業(yè)技術課題，現(xiàn)場組織科技攻關，化解施工風險。專家團隊包括6位院士、30多位國內頂尖專家。如此眾多的技術精英為一座隧道“把脈”，在我國工程建設史上絕無僅有。
中鐵建十四局集團、鐵四院和南京長江隧道公司與多家高校聯(lián)合研究的“超大直徑越江盾構隧道建造關鍵技術研究”被列入江蘇省2008年科技發(fā)展計劃。以該工程為依托與西南交大聯(lián)合研究的“管片原型試驗及隧道襯砌結構力學特征研究”課題，被列為國家高技術研究發(fā)展計劃（“863”計劃）課題的子課題，該工程也被列為“863”計劃示范工程。
“南京長江隧道盾構機始發(fā)以來，規(guī)避了所有能夠預測到的施工技術風險。”錢七虎說。工程技術人員先后在超大直徑盾構隧道設計施工營運全過程結構安全保障技術體系、超高壓下盾構刀盤刀具修復等6項技術創(chuàng)新方面取得突破，總結出一套完整的超大直徑盾構綜合施工創(chuàng)新技術，先后獲得國家科技進步二等獎2項、省部級科學技術獎7項、行業(yè)協(xié)會科技進步獎9項、專利15項、其他知識產權11項。
生產頂級混凝土產品
“南京長江隧道工程施工，我最擔心的就是管片生產。”錢七虎曾這樣說。管片生產是盾構隧道質量保證的前提，其精度要求國際上一般為1毫米，抗?jié)B性、耐久性要求嚴格，生產工藝復雜，質量控制標準相當高。
南京長江隧道的管片生產精度誤差要求控制在±0.5毫米，設計強度C60，防水等級S12，是混凝土的頂級產品。
建設者們采用大型數(shù)控機床制造重型鋼模，結合組模順序、模具檢測工藝，30430塊管片精度全部控制在0.3毫米以內；通過嚴格管片選型、精細操控拼裝機、精準螺栓扭矩控制，33471道管片拼縫偏差全部小于1毫米。
混凝土預制件的鋼筋籠一般都是用鐵絲綁扎，而他們?yōu)榱舜_保鋼筋籠在起吊過程中不變形，對每個鋼筋籠的1900個連接點實行焊接。
對管片的性能結構，他們聯(lián)合西南交大科技人員進行1∶1的力學實驗，通過模擬管片在地下的受力狀態(tài)，驗證管片結構及設計的合理性，保證了管片抗?jié)B、防裂、面層光潔。
混凝土澆筑前，每個模具都要用千分尺進行12個點位的測量，有時候要經過測量、調整、再測量七八遍程序；模板內都要用軟布擦得干干凈凈，連個沙粒都不能留下。
慕名前來觀摩的日本專家稱贊道：“他們用車床加工的精度，制造出了一流的混凝土產品。”德國專家更是發(fā)出了由衷的贊嘆：“這是我見過的世界上最好的管片！”
工程建設全面創(chuàng)優(yōu)
在工程施工中，建設者始終秉承“追求卓越，鑄就經典”的理念，圍繞爭創(chuàng)國優(yōu)金獎的質量目標，量化工序、精準工藝、強化驗收、完善手段，確保各分部分項工程質量指標均優(yōu)于設計值。
根據(jù)工程特點，中鐵建十四局集團指揮部整合優(yōu)化組織架構，實行“兩級一體化管理”，縮短管理鏈條，做到管理與服務的“零距離”，實現(xiàn)了資源的有效整合，強化了對現(xiàn)場安全、質量、進度的有效控制。
在盾構機智能化導向精準控制方面，項目指揮部通過可視化、同步化導向系統(tǒng)，按照嚴格的規(guī)范操作及時對盾構機姿態(tài)進行調整，保證了隧道線型平順，位置準確。南京長江隧道通車運營以來，歷經5個雨季檢驗不滲、不漏、不裂。
南京長江隧道正式建成通車使得孫中山先生《建國方略》中描繪的浦口穿江藍圖成為現(xiàn)實。工程建設全面創(chuàng)優(yōu)，質量管理和項目管理碩果累累，先后獲得全國優(yōu)秀設計一等獎、魯班獎、火車頭獎杯、全國建筑工程優(yōu)秀項目管理成果一等獎等多項榮譽。
“我們建好南京長江隧道的同時，要提升我國水下大型盾構施工水平，打造自己的核心競爭力，為企業(yè)培育和儲備一批高端人才。”這是南京長江隧道建設團隊的共識。
