精準(zhǔn)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(lǐng)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(jìn)步獎、國家優(yōu)質(zhì)工程獎金質(zhì)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(shù)取得突破
為緩解南京跨江交通壓力、促進(jìn)沿江開發(fā)，2005年9月30日，南京長江隧道盾構(gòu)始發(fā)井正式動工。
“在長江流域所有超大直徑盾構(gòu)隧道中，這是地質(zhì)條件最復(fù)雜、技術(shù)難題最多、施工風(fēng)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(xué)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(fù)雜的工程對于有著豐富建設(shè)經(jīng)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(shù)難度世界罕見，可以說盾構(gòu)機每向前推進(jìn)一米，都面臨著許多難以預(yù)知的風(fēng)險和困難。”參與建設(shè)的工作人員說。
工程建設(shè)者以核心技術(shù)為平臺，走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)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(jīng)費3000多萬元，先后確立了60余項專業(yè)技術(shù)課題，現(xiàn)場組織科技攻關(guān)，化解施工風(fēng)險。專家團隊包括6位院士、30多位國內(nèi)頂尖專家。如此眾多的技術(shù)精英為一座隧道“把脈”，在我國工程建設(shè)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(gòu)隧道建造關(guān)鍵技術(shù)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(jié)構(gòu)力學(xué)特征研究”課題，被列為國家高技術(shù)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(gòu)機始發(fā)以來，規(guī)避了所有能夠預(yù)測到的施工技術(shù)風(fēng)險。”錢七虎說。工程技術(shù)人員先后在超大直徑盾構(gòu)隧道設(shè)計施工營運全過程結(jié)構(gòu)安全保障技術(shù)體系、超高壓下盾構(gòu)刀盤刀具修復(fù)等6項技術(shù)創(chuàng)新方面取得突破，總結(jié)出一套完整的超大直徑盾構(gòu)綜合施工創(chuàng)新技術(shù)，先后獲得國家科技進(jìn)步二等獎2項、省部級科學(xué)技術(shù)獎7項、行業(yè)協(xié)會科技進(jìn)步獎9項、專利15項、其他知識產(chǎn)權(quán)11項。
生產(chǎn)頂級混凝土產(chǎn)品
“南京長江隧道工程施工，我最擔(dān)心的就是管片生產(chǎn)。”錢七虎曾這樣說。管片生產(chǎn)是盾構(gòu)隧道質(zhì)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(yán)格，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)高。
南京長江隧道的管片生產(chǎn)精度誤差要求控制在±0.5毫米，設(shè)計強度C60，防水等級S12，是混凝土的頂級產(chǎn)品。
建設(shè)者們采用大型數(shù)控機床制造重型鋼模，結(jié)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(nèi)；通過嚴(yán)格管片選型、精細(xì)操控拼裝機、精準(zhǔn)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(yù)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(jié)構(gòu)，他們聯(lián)合西南交大科技人員進(jìn)行1∶1的力學(xué)實驗，通過模擬管片在地下的受力狀態(tài)，驗證管片結(jié)構(gòu)及設(shè)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(jìn)行12個點位的測量，有時候要經(jīng)過測量、調(diào)整、再測量七八遍程序；模板內(nèi)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(chǎn)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(shè)全面創(chuàng)優(yōu)
在工程施工中，建設(shè)者始終秉承“追求卓越，鑄就經(jīng)典”的理念，圍繞爭創(chuàng)國優(yōu)金獎的質(zhì)量目標(biāo)，量化工序、精準(zhǔn)工藝、強化驗收、完善手段，確保各分部分項工程質(zhì)量指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)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(gòu)，實行“兩級一體化管理”，縮短管理鏈條，做到管理與服務(wù)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(zhì)量、進(jìn)度的有效控制。
在盾構(gòu)機智能化導(dǎo)向精準(zhǔn)控制方面，項目指揮部通過可視化、同步化導(dǎo)向系統(tǒng)，按照嚴(yán)格的規(guī)范操作及時對盾構(gòu)機姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，保證了隧道線型平順，位置準(zhǔn)確。南京長江隧道通車運營以來，歷經(jīng)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(lán)圖成為現(xiàn)實。工程建設(shè)全面創(chuàng)優(yōu)，質(zhì)量管理和項目管理碩果累累，先后獲得全國優(yōu)秀設(shè)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(gòu)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(shè)團隊的共識。
