11月4日，記者乘工地上的電瓶車鉆進(jìn)長(zhǎng)江水下的隧道。隧道周圍已經(jīng)被平整的弧形管片砌好，在施工截面，映入眼簾的是巨型盾構(gòu)機(jī)氣勢(shì)磅礴的作業(yè)場(chǎng)面。
中國(guó)鐵建南京長(zhǎng)江隧道公司負(fù)責(zé)人告訴記者，這個(gè)隧道盾構(gòu)直徑14.93米，超過(guò)了目前世界上已建成的最大隧道——荷蘭格林哈特隧道。
南京長(zhǎng)江隧道工程創(chuàng)造了特殊不良地質(zhì)條件下，單線日掘進(jìn)20米，單月掘進(jìn)450米的世界水下隧道施工的新記錄。目前隧道工程成洞已近半，全部工程所需的3萬(wàn)多塊管片和箱涵的生產(chǎn)任務(wù)也已經(jīng)提前完成了，具有世界級(jí)技術(shù)難度的盾構(gòu)機(jī)刀具更換已開始攻關(guān),隧道建設(shè)已全面進(jìn)入攻堅(jiān)階段。
一條巨大的水底長(zhǎng)廊
長(zhǎng)江上已建成和正在修建的大橋有60多座，過(guò)江隧道僅長(zhǎng)江入?？诘纳虾：椭杏蔚奈錆h。為改變跨江交通的單一性，構(gòu)造立體交通運(yùn)輸網(wǎng)，經(jīng)科學(xué)論證，南京市政府決定建設(shè)南京過(guò)江隧道，此舉無(wú)疑對(duì)保護(hù)六朝古都獨(dú)特的人文景觀、生態(tài)環(huán)保、節(jié)約土地資源及長(zhǎng)江通航等，都具非常有利。
2005年3月29日，一條建筑長(zhǎng)度3825米，盾構(gòu)直徑15米的巨大的水底長(zhǎng)廊開工建設(shè)，這就是南京長(zhǎng)江隧道。
南京長(zhǎng)江隧道工程是迄今為止中國(guó)長(zhǎng)江流域上工程技術(shù)難度最高、挑戰(zhàn)性最多的世界級(jí)越江隧道工程。隧道整體將在水下50米的地方穿越長(zhǎng)江。
工程采用“左汊盾構(gòu)隧道＋右汊橋梁”方案，隧道埋深在江下11米—22米，工程總長(zhǎng)約6165米，其中隧道部分按雙向6車道城市快速路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)行車速度為80公里/小時(shí)。右汊橋梁為獨(dú)塔自錨式懸索橋，全長(zhǎng)665m，主跨248m一跨過(guò)夾江；接線道路1398m。
工程預(yù)計(jì)2008年底建成，2009年上半年通車。工程總投資約30億元。過(guò)江隧道設(shè)計(jì)使用年限為100年。
南京長(zhǎng)江隧道施工使用的盾構(gòu)機(jī)規(guī)模居世界第二，是專門向世界專業(yè)盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)廠家之一的德國(guó)海瑞克公司 “量體裁衣”進(jìn)行定制的，其直徑達(dá)14.93米，相當(dāng)于5層樓高，機(jī)組總重約4000噸，總長(zhǎng)100多米。最快每小時(shí)江底可前進(jìn)1米。
在高水壓下進(jìn)行刀具更換
南京長(zhǎng)江隧道工程建設(shè)面臨六大世界技術(shù)難題。
一是直徑超大：隧道掘進(jìn)使用的兩臺(tái)泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)直徑達(dá)14.93m，是當(dāng)今世界上直徑最大的盾構(gòu)機(jī)之一。
二是是水壓最高，隧道最低點(diǎn)位于長(zhǎng)江水面以下60多米深處，水土壓力高達(dá)6.5公斤/平方厘米，居同類隧道之最。有專家形象的比喻說(shuō)，“這也就是大拇指蓋大的面積，可想而知隧道承受的水壓和砂礫層壓力非常巨大。”
三是地質(zhì)復(fù)雜：隧道在江底穿越淤泥、粉細(xì)砂、礫砂、卵石和風(fēng)化巖等，且復(fù)合地層占隧道全長(zhǎng)的40%多，地質(zhì)情況極為復(fù)雜。
四是透水性強(qiáng)：隧道穿越的礫砂、卵石地層透水系數(shù)是粘土層的數(shù)千倍，且強(qiáng)透水層占總掘進(jìn)長(zhǎng)度的85%以上，國(guó)內(nèi)外罕見(jiàn)。
五是覆土超?。憾軜?gòu)始發(fā)超淺埋段覆土厚度僅5.5m、江中主航道局部段覆土厚度不足12米，低于一般盾構(gòu)隧道埋深，構(gòu)成高風(fēng)險(xiǎn)超淺埋段。
六是掘進(jìn)距離長(zhǎng)：15m級(jí)的超大直徑盾構(gòu)一次掘進(jìn)距離長(zhǎng)3公里，在石英含量高的砂層中盾構(gòu)機(jī)刀具磨損是軟土地層中刀具磨損的10倍以上，刀具磨損嚴(yán)重。
為建設(shè)這一世界級(jí)工程，擔(dān)負(fù)施工的中鐵十四局指揮部投入了2000多萬(wàn)元科研經(jīng)費(fèi)，通過(guò)科研開發(fā)和組織科技攻關(guān)，化解施工風(fēng)險(xiǎn)，目前已攻克了隧道施工中的4大尖端技術(shù)難題，化解了24項(xiàng)施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
目前，他們正在攻克高水壓下實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)刀具更換的技術(shù)難題。
刀具為何要更換？據(jù)介紹，長(zhǎng)江江底地質(zhì)和水文條件復(fù)雜，除了軟土層、沙土層以外，還有砂礫層等硬度較大的巖層。盾構(gòu)機(jī)的刀具采用的是軟巖刀，為保證刀具正常工作和更換，盾構(gòu)機(jī)裝備有磨損報(bào)警裝置，并能自動(dòng)更換71片新刀具，由于地質(zhì)及機(jī)械故障等原因，刀具需要及時(shí)更換。
我們期待著這一難題破解的佳音。
隧道設(shè)計(jì)安全性特高
在這么深的水下穿越，其安全性怎么保障？擔(dān)負(fù)設(shè)計(jì)任務(wù)的中國(guó)鐵建鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院總體告訴記者，南京長(zhǎng)江隧道與其它隧道相比，安全性特高。
如果發(fā)生意外，市民可通過(guò)逃生滑梯來(lái)到隧道路面下的通道。隧道每隔80米在一側(cè)路面上都有一個(gè)大蓋子，市民只要按一下開關(guān)，這個(gè)蓋子就會(huì)彈開，然后市民可順著逃生滑梯來(lái)到路面下的通道。這個(gè)設(shè)計(jì)主要是考慮到隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)并產(chǎn)生大量煙霧時(shí)逃生所用。另外，隧道內(nèi)還將安裝水噴霧頭、加強(qiáng)照明燈、車道信號(hào)燈、揚(yáng)聲器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、防沖擊側(cè)石、路邊溝、電纜通道、安全通道等共23種設(shè)置，可充分保證行車安全。
截面圖顯示，每個(gè)隧道共3車道，其中兩個(gè)車道寬3．5米，一個(gè)車道寬3．75米。隧道設(shè)計(jì)專家介紹，這股寬車道為客車、公交車專用車道?？紤]到南京長(zhǎng)江隧道設(shè)計(jì)時(shí)作為城市內(nèi)的道路通道，建成后不允許載重車輛通行。
據(jù)悉，為提高車道亮度，隧道兩側(cè)墻面色彩將采用乳白色的瓷磚貼面，而3．5米高以上墻面及天花板則噴涂黑色耐火涂料，與白色墻面形成強(qiáng)烈的對(duì)比?？紤]到醒目的豎線條會(huì)擾亂司機(jī)視覺(jué)，隧道內(nèi)線條設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、流暢。
為消除進(jìn)出隧道洞口時(shí)的“黑洞效應(yīng)”和“白洞效應(yīng)”，確保行車安全，在隧道兩端洞口內(nèi)外還設(shè)置了光過(guò)渡帶。光過(guò)渡帶由自然光過(guò)渡及人工光過(guò)渡組成。自然光過(guò)渡段長(zhǎng)60米，由鋼筋混凝土柵梁及遮光隔片組成。為了加強(qiáng)光過(guò)渡效果，一方面適當(dāng)抬高出口的高度，以增加進(jìn)光量；另一方面，在柵梁底部還設(shè)置了開口面積由大到小的菱形孔，使進(jìn)光量由大到小，逐步過(guò)渡。
據(jù)介紹，雙向隧道每個(gè)隧道均有三個(gè)車道，其中兩個(gè)車道寬3.5米，一個(gè)車道寬3.75米。隧道設(shè)計(jì)專家介紹，這股寬車道為客車、公交車專用車道?？紤]到南京長(zhǎng)江隧道設(shè)計(jì)時(shí)作為城市內(nèi)的道路通道，建成后不允許載重車輛通行。
管片誤差精確到毫米以下
在水下已經(jīng)成洞的施工現(xiàn)場(chǎng)，可以看到隧道周圍已經(jīng)被平整的弧形管片砌好。洞內(nèi)美觀整潔，滴水不漏，曾被國(guó)內(nèi)外行業(yè)專家一致認(rèn)可并感到震撼。
別小看這一片片弧型的管片，管片生產(chǎn)是盾構(gòu)隧道質(zhì)量保證的前提，管片與管片之間的誤差率僅有幾毫米。這樣的精確度才能保證隧道掘進(jìn)不出現(xiàn)偏差。
南京長(zhǎng)江隧道管片預(yù)應(yīng)力試驗(yàn)，也是被列入國(guó)家“863”計(jì)劃的科研項(xiàng)目。
記者在采訪中得知，為了把誤差控制毫米以下，在生產(chǎn)過(guò)程中，項(xiàng)目部在生產(chǎn)過(guò)程和施工環(huán)節(jié)中，嚴(yán)格選料和按比例精確配料，嚴(yán)格工序自驗(yàn)、復(fù)驗(yàn)和審驗(yàn)程序，嚴(yán)格工藝程序和工作流程，嚴(yán)格拆、清模時(shí)間和養(yǎng)護(hù)；對(duì)管片的性能結(jié)構(gòu)，聯(lián)合西南交大科技人員進(jìn)行1：1的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)模擬管片在地下的受力狀態(tài)，驗(yàn)證管片結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)的合理性，保證了管片質(zhì)量抗?jié)B、防裂，面層光潔，塊塊是精品，環(huán)環(huán)為優(yōu)良，全過(guò)程創(chuàng)優(yōu)。
管片拼裝質(zhì)量是盾構(gòu)隧道質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)的保證，安裝時(shí)既不允許出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、喇叭口，也要嚴(yán)格注漿、填實(shí)盾體和管片之間的空隙，預(yù)防管片沉降和隧道滲水。在負(fù)環(huán)拼裝時(shí)，作業(yè)人員用20多天時(shí)間，晝夜反復(fù)探索實(shí)踐，對(duì)基礎(chǔ)塊、相鄰塊和壓頂塊管片，用精益求精、毫厘不差、差一點(diǎn)不行的要求，多次拆卸，追求拼裝的完美。按照標(biāo)準(zhǔn)幾何尺寸，對(duì)預(yù)埋的螺栓，嚴(yán)格三次緊固工序。
從已經(jīng)完成的工程看，南京長(zhǎng)江隧道這一世界級(jí)工程進(jìn)展順利，各項(xiàng)難題正逐一破解。亞洲巖石力學(xué)學(xué)會(huì)主席、中國(guó)工程院院士錢七虎告訴記者，南京長(zhǎng)江隧道的建設(shè)將要克服一系列的世界級(jí)技術(shù)難題，也會(huì)為今后中國(guó)穿越大江大河的高水壓、復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道建設(shè)提供成功范例。
相信這條隧道的建成將會(huì)使我國(guó)水下隧道施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)大的飛躍。
