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工人日报 2009年05月27日 星期一

【观察】“中国创造”破解“水下第一难”

■本报记者 刘静
《工人日报》(2009年05月27日 005版)

刘文摄

5月20日上午,南京江心洲长江隧道接受井。随着巨大的盾构机缓缓转动,在泥水中探出小半个脑袋,至此,施工满一年的长江左线隧道终于贯通,在长江下“走”完3022米的行程。

南京长江隧道建设历时3年零8个月,为双向6车道,总投资33亿元。

把长江江底凿通,愣是在滔滔大江下钻出五层楼高的隧洞。这项被称为“水下第一难”的工程,到底有多难呢?

“指甲盖承受电钻的压力”

因挑战水压高、盾构直径超大、地质复杂、覆盖土层浅、透水性强、掘进距离长等六大世界级难题,南京长江隧道备受国内外地下工程界瞩目。

“就隧道施工遇到的困难和风险来说,南京长江隧道堪称‘水下第一难’。”世界岩土协会副主席、中国首届工程院院士钱七虎说。南京段江底是长江冲刷段,不同于长江口江底泥沙淤积而成,因而江水更深,水压更大。

“要在深达65米的水下穿越长江,隧道每平方厘米所承受的水压高达6.5公斤,施工中击穿冒顶、江底沉降、透水坍塌等风险巨大,前所未有。”专家做了个形象比喻,“也就是指甲盖大的面积承受6.5公斤的压力,相当于指甲盖承受冲击电钻的压力。”

而南京江底复杂的地质结构,更加大了施工难度。隧道要穿越淤泥、粉细沙、砾砂、卵石和风化岩五种地质,南京市发改委副主任程晓蔚打了个比方,南京隧道盾构机既要“喝稀饭”——粉沙和淤泥地质,又要“嗑蚕豆”——击碎坚硬的卵石和岩石,这可“难为”了要求地质稳定的盾构机刀头。

“地质结构是隧道工程的第一只拦路虎,打隧道‘欺硬怕软’,最怕‘软硬不均’。”南京长江隧道项目设计主体、中国铁建第四勘察设计院城建分院副院长韩向阳介绍说,南京长江隧道需要穿越13种软硬分布不均的土层,复杂程度世界罕见。

承担了我国大多数“国字号”隧桥工程的中国铁建总裁赵广发用三个“最”概括了南京隧道施工:“中国长江上工程技术难度最大、地质条件最复杂、难题和挑战最多的世界级越江隧道工程。”

“中国创造”叫板洋专家

为攻克“水下第一难”,负责南京长江隧道施工的中国铁建十四局引进一台“利器”:德国海瑞克公司生产的超大盾构机;组成了一套科研班子:投入3000多万元组建60多人的专家团队,专题研究60多项施工课题,把洞内矛盾解决在洞外,把水中问题化解在岸上。

自从隧道施工以来,“敢于叫板外国货,敢于超越外国专家”的精神也随之而生。

设计方铁四院高工韩向阳介绍说,隧道最怕两样:渗水和火灾。为解决防渗,专家组打破了国外技术封锁,开发出遇水膨胀的聚醚聚氨酯材料,粘结在管壁接缝处。他们开发的高性能混凝土,不但抗裂、防渗,还防火。这两项技术使用后,隧道四壁拼接“板正”,滴水不漏,折服了日本盾构专家。

南京长江隧道开挖直径相当于五层楼高,超过了目前世界已建成最大直径的盾构隧道荷兰格林哈特隧道。

去年8月6日,隧道右线盾构机在江底前进了1316米后,由于刀具出现严重磨损,不得不一度停工。在工程盾构机行业,德国、日本一直处于行业霸主地位,德国技术专家坚信自己的刀具没有问题。隧道建设者马上找来国内厂家,对刀具合金材料的弧度、厚度、尺寸重新设计。经改进,盾构机可以一口气挖掘400米不更换刀具,耐用率提高了8倍。

“南京长江隧道始发以来,规避了所有能够预测到的技术风险,保证了世界级隧道的世界级品质。”钱七虎认为。

“南京长江隧道左线工程质量优良,达到了世界先进水平。”德国海瑞克公司常务副总裁雷曼评价说。

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