精準(zhǔn)工藝助巨龍穿江——南京長(zhǎng)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(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)大會(huì)在北京召開(kāi)，由中鐵建十四局集團(tuán)承建的南京長(zhǎng)江隧道等38項(xiàng)精品工程獲獎(jiǎng)。這是中國(guó)土木工程領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)，被稱為建筑業(yè)的“科技創(chuàng)新工程獎(jiǎng)”。
至此，南京長(zhǎng)江隧道工程先后榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)、國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)金質(zhì)獎(jiǎng)、詹天佑獎(jiǎng)和魯班獎(jiǎng)等重要獎(jiǎng)項(xiàng)，在創(chuàng)優(yōu)之路上實(shí)現(xiàn)了“大滿貫”。
多項(xiàng)技術(shù)取得突破
為緩解南京跨江交通壓力、促進(jìn)沿江開(kāi)發(fā)，2005年9月30日，南京長(zhǎng)江隧道盾構(gòu)始發(fā)井正式動(dòng)工。
“在長(zhǎng)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(xiǎn)最大的工程，號(hào)稱中國(guó)‘水下施工第一難’，被譽(yù)為‘萬(wàn)里長(zhǎng)江第一隧’。”亞洲巖土學(xué)會(huì)主席、中國(guó)工程院院士、南京長(zhǎng)江隧道專家委員會(huì)主任錢(qián)七虎說(shuō)。
如此復(fù)雜的工程對(duì)于有著豐富建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的中鐵建十四局集團(tuán)也是重大挑戰(zhàn)。“南京長(zhǎng)江隧道工程技術(shù)難度世界罕見(jiàn)，可以說(shuō)盾構(gòu)機(jī)每向前推進(jìn)一米，都面臨著許多難以預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)和困難。”參與建設(shè)的工作人員說(shuō)。
工程建設(shè)者以核心技術(shù)為平臺(tái)，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(tuán)指揮部投入科研經(jīng)費(fèi)3000多萬(wàn)元，先后確立了60余項(xiàng)專業(yè)技術(shù)課題，現(xiàn)場(chǎng)組織科技攻關(guān)，化解施工風(fēng)險(xiǎn)。專家團(tuán)隊(duì)包括6位院士、30多位國(guó)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(guó)工程建設(shè)史上絕無(wú)僅有。
中鐵建十四局集團(tuán)、鐵四院和南京長(zhǎng)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(jì)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(yàn)及隧道襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)特征研究”課題，被列為國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“863”計(jì)劃）課題的子課題，該工程也被列為“863”計(jì)劃示范工程。
“南京長(zhǎng)江隧道盾構(gòu)機(jī)始發(fā)以來(lái)，規(guī)避了所有能夠預(yù)測(cè)到的施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。”錢(qián)七虎說(shuō)。工程技術(shù)人員先后在超大直徑盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)施工營(yíng)運(yùn)全過(guò)程結(jié)構(gòu)安全保障技術(shù)體系、超高壓下盾構(gòu)刀盤(pán)刀具修復(fù)等6項(xiàng)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(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)7項(xiàng)、行業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)9項(xiàng)、專利15項(xiàng)、其他知識(shí)產(chǎn)權(quán)11項(xiàng)。
生產(chǎn)頂級(jí)混凝土產(chǎn)品
“南京長(zhǎng)江隧道工程施工，我最擔(dān)心的就是管片生產(chǎn)。”錢(qián)七虎曾這樣說(shuō)。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(guó)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(zhǎng)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(jì)強(qiáng)度C60，防水等級(jí)S12，是混凝土的頂級(jí)產(chǎn)品。
建設(shè)者們采用大型數(shù)控機(jī)床制造重型鋼模，結(jié)合組模順序、模具檢測(cè)工藝，30430塊管片精度全部控制在0.3毫米以內(nèi)；通過(guò)嚴(yán)格管片選型、精細(xì)操控拼裝機(jī)、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(guò)程中不變形，對(duì)每個(gè)鋼筋籠的1900個(gè)連接點(diǎn)實(shí)行焊接。
對(duì)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(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，保證了管片抗?jié)B、防裂、面層光潔。
混凝土澆筑前，每個(gè)模具都要用千分尺進(jìn)行12個(gè)點(diǎn)位的測(cè)量，有時(shí)候要經(jīng)過(guò)測(cè)量、調(diào)整、再測(cè)量七八遍程序；模板內(nèi)都要用軟布擦得干干凈凈，連個(gè)沙粒都不能留下。
慕名前來(lái)觀摩的日本專家稱贊道：“他們用車(chē)床加工的精度，制造出了一流的混凝土產(chǎn)品。”德國(guó)專家更是發(fā)出了由衷的贊嘆：“這是我見(jiàn)過(guò)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(zhēng)創(chuàng)國(guó)優(yōu)金獎(jiǎng)的質(zhì)量目標(biāo)，量化工序、精準(zhǔn)工藝、強(qiáng)化驗(yàn)收、完善手段，確保各分部分項(xiàng)工程質(zhì)量指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)值。
根據(jù)工程特點(diǎn)，中鐵建十四局集團(tuán)指揮部整合優(yōu)化組織架構(gòu)，實(shí)行“兩級(jí)一體化管理”，縮短管理鏈條，做到管理與服務(wù)的“零距離”，實(shí)現(xiàn)了資源的有效整合，強(qiáng)化了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全、質(zhì)量、進(jìn)度的有效控制。
在盾構(gòu)機(jī)智能化導(dǎo)向精準(zhǔn)控制方面，項(xiàng)目指揮部通過(guò)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(shí)對(duì)盾構(gòu)機(jī)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(zhǎng)江隧道通車(chē)運(yùn)營(yíng)以來(lái)，歷經(jīng)5個(gè)雨季檢驗(yàn)不滲、不漏、不裂。
南京長(zhǎng)江隧道正式建成通車(chē)使得孫中山先生《建國(guó)方略》中描繪的浦口穿江藍(lán)圖成為現(xiàn)實(shí)。工程建設(shè)全面創(chuàng)優(yōu)，質(zhì)量管理和項(xiàng)目管理碩果累累，先后獲得全國(guó)優(yōu)秀設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)、魯班獎(jiǎng)、火車(chē)頭獎(jiǎng)杯、全國(guó)建筑工程優(yōu)秀項(xiàng)目管理成果一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)。
“我們建好南京長(zhǎng)江隧道的同時(shí)，要提升我國(guó)水下大型盾構(gòu)施工水平，打造自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)培育和儲(chǔ)備一批高端人才。”這是南京長(zhǎng)江隧道建設(shè)團(tuán)隊(duì)的共識(shí)。
