一公局
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2026-01-07
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長江下游,江陰水面,百舸爭流、絡繹不絕。水下54米深處,一條“巨龍”橫跨南北,連接長江兩岸。這條長約6.4公里的“巨龍”,正是主體結構剛剛完工的江陰靖江長江隧道。
2023年2月,該隧道施工過程中,盾構機突遭意外無法繼續向前推進,導致原計劃單向掘進的工程方案難以為繼。面對突如其來的變故,中交一公局集團隧道局建設團隊思慮再三,決定挑戰一條此前未曾設想過的道路——從江對岸重新始發一臺盾構機,讓兩臺盾構機在滾滾長江深處“握手”對接。
“歷時兩年多,我們先后攻克了精準對接、凍結控水、精細拆解等施工難題,讓這一突破常規思維的施工方案最終成為現實。”中交一公局集團專業總工程師姚占虎告訴科技日報記者,江陰靖江長江隧道主體結構完工,標志著我國成功突破了高水壓強滲透軟土地層大直徑盾構江底對接的世界級難題。
“針尖對麥芒”
“當時隧道已經在江底掘進了3.2公里,突然停住前進不了,剩下1.7公里大家不知道該怎么辦。”迷茫、無助,籠罩著江陰靖江長江隧道項目經理梁玉強和建設團隊。
面對這一國內外罕見的“江底困局”,建設團隊沒有被困難擊垮,大家開始集思廣益,研提方案:重新選線新建一條隧道?或是江面打豎井接收?這些方案對“黃金”水道影響太大。
“能否采用盾構對接方式,再造一臺盾構機迎面對上!”就在大家一籌莫展之際,姚占虎和團隊提出了這一構想。
“該方案雖然極具挑戰,但預期收效最為顯著。”姚占虎和團隊逐漸將目光鎖定至江底盾構對接方案上。隨后,中交集團也統籌內外部力量,邀請中國工程院院士錢七虎領銜的多位院士專家對方案進行論證。
“反復論證后,大家都認為這是最佳方案,但最開始心里都沒底。”項目常務副經理兼總工程師張雷記得,彼時,有數位院士參加的大范圍論證會就開了6次,參建各方全員參與的論證會則有幾十次。
一次次討論,一次次驗證,大家的信心逐漸建立起來。2023年冬天,另一臺盾構機從對岸始發,向著目標緩緩前進。
“對接最大的難點是,在高壓富水流砂地層暗流涌動的地質環境下,如何讓新的盾構機找準方向。”姚占虎解釋說,地層的不均勻性使得盾構機在掘進過程中容易發生姿態變化,高水壓則對測量設備和盾構機的穩定性產生嚴重影響,稍有偏差,就可能導致對接失敗。
要讓兩個開挖直徑達16米的龐然大物,在如此復雜環境下實現毫米級對接,難度堪比“針尖對麥芒”。這要求對盾構機的運行監測必須足夠精確。為此,團隊想方設法“編織”出一張精密監測網。
“我們打造出相向掘進可視化系統,給盾構機裝上了攝像頭和各類傳感器,實時采集掘進數據和周圍環境信息,實現對掘進過程的全方位監控。”張雷介紹,團隊還采用“同側交叉雙導線”等測量技術,利用全站儀等測量設備對盾構機掘進過程進行精確監測,實時掌握位置和姿態信息。
時間來到2024年夏天,兩臺盾構機進入對接關鍵時刻,監控畫面上,象征對接目標的“十字”靶心逐漸重合。“當時感覺我們是在操縱航天器與空間站對接。”張雷坦言,那一刻時間仿佛放慢了腳步,緊張得連空氣都幾乎凝固。
監控室里,技術人員密切監測刀盤扭矩值等核心參數變化;中心倉內,聽聲人員全神貫注,不放過任何一絲異常聲響。
突然,中心倉內的刀盤異響頻率驟然升高,聽聲人員迅速抄起對講機大喊:“有聲音了!”技術人員立即仔細查看盾構機姿態及推進數據,當即判斷:對上了!
“系統顯示,水平誤差0毫米,垂直誤差2毫米,我們成功了!”顧不得身上早已被汗水浸透,張雷和同事們激動地鼓掌、擁抱。對接精度遠低于最初10厘米的誤差設計,超出了所有人的想象。
“冰針筑屏障”
對接成功只是第一步。在兩臺盾構機外側,是蠢蠢欲動、富含地下水的軟土地層。要在對接段開展后續施工,就必須控制住暗流涌動的地層,否則一旦透水,后果不堪設想。
“控制水最好的辦法之一就是凍結。”中國工程院院士陳湘生對建設團隊提出的非對稱凍結法進行系統論證后表示認可。該方法的基本路徑是分階段、按區域從盾構機內部向外打出300多根凍結管,對富含水分的地層進行降溫冷凍,使其凝固成一道堅固的“冰封屏障”,確保后續對接段施工安全。
理論設計可行,成敗關鍵在于施工。
“凍結產生的一大問題是凍脹。”項目副經理任艷武告訴記者,水冷凍后會帶來體積膨脹,300多根凍結管引起的水土膨脹不容小覷,會對盾構機和隧道造成擠壓。因此,要實現完美的凍結效果,凍結管必須“指哪打哪”,不能有偏差,否則凍結范圍和過程超出設計,仍然可能帶來極大危害。
盾構機外殼是80毫米厚的高強度鋼板,團隊仿真模擬后確定363個鉆孔點位,每個孔都有固定的鉆入角度,且偏差不能超過0.9度,以確保伸出的凍結管可以精準無誤到達指定方位。
通往目標的道路沒有捷徑可走,耐心細致、精益求精是唯一選擇。
為了確保鉆孔取芯成功,團隊制作了1∶1的盾體模型,并組織參建人員進行長達45天的模擬培訓,對鉆孔刀具的選型、鉆孔參數的調整以及實操技能進行反復優化和訓練。“其實模擬演練中也有意外發生,但我們不斷總結應對措施,確保萬無一失。”任艷武把這個過程比作考前模擬,“錯題本”積累了厚厚一摞,只為實操時的滿分答卷。
“大考”來臨,鉆管穿透金屬外殼的聲音在江底徹夜響起。操作人員膽大心細,憑借此前模擬中積累的經驗,嚴格按照預先設計,穩妥緩慢推進。
終于,前后歷時5個多月,363個鉆孔取芯圓滿完成,孔口角度偏差全部控制在0.2度以內,遠優于設計方案。
交織的凍結管路如同一支支“冰針”深扎地層,筑起一道厚3.9米、平均溫度穩定在-13℃的堅固“屏障”,守護對接段施工安全無虞。
“螞蟻搬巨龍”
施工環節來到了后期最為關鍵的一步——拆解并運出盾構機。“此前單個盾構機作業完成后,可直接從地面拆解并吊裝運走,但現在我們面臨的是‘兩頭堵’難題。”梁玉強介紹,兩臺盾構機互相堵住了對方的去路,將它們運出江底成為最后的挑戰。
對接段外側,是-13℃的凍結土體;對接段內部,則上演著鋼與火的較量。
由于兩臺盾構機均已無法吊裝出井,因此只能對其進行洞內切割拆解。“高強度的切割焊接會產生大量熱量,有可能會影響到外面剛剛形成的冷凍土體。”在大面積切割焊接作業中,梁玉強時刻關注著切割焊接熱量的散發與冷凍管內冷媒的輸入,二者必須維持平衡,才能確保冷凍體不受切割焊接所產生的熱量影響。
另一方面,由于隧道內部空間有限,大型機械無法直接進入,所有切割、運輸工作都需要人工完成。“整個隧道的切割量在2000噸左右,但受制于空間,我們要將其切割成2000多個小塊才能往外運輸。”梁玉強說。
“冰火兩重天”在隧道內上演,一雙雙結冰又融化的手套見證著團隊的辛勞,兩臺重達數千噸的盾構機在他們的雙手中被一點點拆解、運出,猶如“螞蟻搬家”。
2025年3月26日,張雷對這個日子印象深刻。那一天,江底對接段首層貫通,兩側施工團隊順利會師,在江底完成“極限握手”。
隨著后續內部混凝土填充、320噸盾構機主驅動翻身運出等一系列施工節點圓滿完成,2025年11月29日,隧道主體結構完工,江陰靖江長江隧道全面貫通,整個施工過程未發生任何安全事故。從發生意外到完美應對,團隊用精湛過人的技術和突破常規的勇氣,實現了世界隧道工程建設領域的一次歷史性突破。
“成功打贏這場盾構施工遭遇戰,標志著我國地下工程技術已經達到世界領先水平。”陳湘生對該項目給予高度認可。江陰靖江長江隧道預計2026年中全面建成通車,多位院士專家評價認為,該工程為行業提供了一整套可復制、可推廣的復雜地層跨江越海隧道建設范本,對推動國內外大深度、大斷面、長距離盾構隧道技術發展,以及跨江越海超級工程建設具有重要實踐意義。

