南京长江隧道工程逐步破解六大世界技术难题

　　11月4日，记者乘工地上的电瓶车钻进长江水下的隧道。隧道周围已经被平整的弧形管片砌好，在施工截面，映入眼帘的是巨型盾构机气势磅礴的作业场面。

　　中国铁建南京长江隧道公司负责人告诉记者，这个隧道盾构直径14.93米，超过了目前世界上已建成的最大隧道——荷兰格林哈特隧道。

　　南京长江隧道工程创造了特殊不良地质条件下，单线日掘进20米，单月掘进450米的世界水下隧道施工的新记录。目前隧道工程成洞已近半，全部工程所需的3万多块管片和箱涵的生产任务也已经提前完成了，具有世界级技术难度的盾构机刀具更换已开始攻关,隧道建设已全面进入攻坚阶段。

　　一条巨大的水底长廊

　　长江上已建成和正在修建的大桥有60多座，过江隧道仅长江入海口的上海和中游的武汉。为改变跨江交通的单一性，构造立体交通运输网，经科学论证，南京市政府决定建设南京过江隧道，此举无疑对保护六朝古都独特的人文景观、生态环保、节约土地资源及长江通航等，都具非常有利。

　　2005年3月29日，一条建筑长度3825米，盾构直径15米的巨大的水底长廊开工建设，这就是南京长江隧道。

　　南京长江隧道工程是迄今为止中国长江流域上工程技术难度最高、挑战性最多的世界级越江隧道工程。隧道整体将在水下50米的地方穿越长江。

　　工程采用“左汊盾构隧道＋右汊桥梁”方案，隧道埋深在江下11米—22米，工程总长约6165米，其中隧道部分按双向6车道城市快速路标准建设，设计行车速度为80公里/小时。右汊桥梁为独塔自锚式悬索桥，全长665m，主跨248m一跨过夹江；接线道路1398m。

　　工程预计2008年底建成，2009年上半年通车。工程总投资约30亿元。过江隧道设计使用年限为100年。

　　南京长江隧道施工使用的盾构机规模居世界第二，是专门向世界专业盾构机生产厂家之一的德国海瑞克公司“量体裁衣”进行定制的，其直径达14.93米，相当于5层楼高，机组总重约4000吨，总长100多米。最快每小时江底可前进1米。

　　在高水压下进行刀具更换

　　南京长江隧道工程建设面临六大世界技术难题。

　　一是直径超大：隧道掘进使用的两台泥水平衡式盾构机直径达14.93m，是当今世界上直径最大的盾构机之一。

　　二是是水压最高，隧道最低点位于长江水面以下60多米深处，水土压力高达6.5公斤/平方厘米，居同类隧道之最。有专家形象的比喻说，“这也就是大拇指盖大的面积，可想而知隧道承受的水压和砂砾层压力非常巨大。”

　　三是地质复杂：隧道在江底穿越淤泥、粉细砂、砾砂、卵石和风化岩等，且复合地层占隧道全长的40%多，地质情况极为复杂。

　　四是透水性强：隧道穿越的砾砂、卵石地层透水系数是粘土层的数千倍，且强透水层占总掘进长度的85%以上，国内外罕见。五是覆土超薄：盾构始发超浅埋段覆土厚度仅5.5m、江中主航道局部段覆土厚度不足12米，低于一般盾构隧道埋深，构成高风险超浅埋段。

　　六是掘进距离长：15m级的超大直径盾构一次掘进距离长3公里，在石英含量高的砂层中盾构机刀具磨损是软土地层中刀具磨损的10倍以上，刀具磨损严重。

　　为建设这一世界级工程，担负施工的中铁十四局指挥部投入了2000多万元科研经费，通过科研开发和组织科技攻关，化解施工风险，目前已攻克了隧道施工中的4大尖端技术难题，化解了24项施工技术风险点。

　　目前，他们正在攻克高水压下实现盾构机刀具更换的技术难题。

　　刀具为何要更换？据介绍，长江江底地质和水文条件复杂，除了软土层、沙土层以外，还有砂砾层等硬度较大的岩层。盾构机的刀具采用的是软岩刀，为保证刀具正常工作和更换，盾构机装备有磨损报警装置，并能自动更换71片新刀具，由于地质及机械故障等原因，刀具需要及时更换。

　　我们期待着这一难题破解的佳音。

　　隧道设计安全性特高

　　在这么深的水下穿越，其安全性怎么保障？担负设计任务的中国铁建铁道第四勘察设计院总体告诉记者，南京长江隧道与其它隧道相比，安全性特高。

　　如果发生意外，市民可通过逃生滑梯来到隧道路面下的通道。隧道每隔80米在一侧路面上都有一个大盖子，市民只要按一下开关，这个盖子就会弹开，然后市民可顺着逃生滑梯来到路面下的通道。这个设计主要是考虑到隧道内发生火灾并产生大量烟雾时逃生所用。另外，隧道内还将安装水喷雾头、加强照明灯、车道信号灯、扬声器、监控摄像机、防冲击侧石、路边沟、电缆通道、安全通道等共23种设置，可充分保证行车安全。

　　截面图显示，每个隧道共3车道，其中两个车道宽3．5米，一个车道宽3．75米。隧道设计专家介绍，这股宽车道为客车、公交车专用车道。考虑到南京长江隧道设计时作为城市内的道路通道，建成后不允许载重车辆通行。

　　据悉，为提高车道亮度，隧道两侧墙面色彩将采用乳白色的瓷砖贴面，而3．5米高以上墙面及天花板则喷涂黑色耐火涂料，与白色墙面形成强烈的对比。考虑到醒目的竖线条会扰乱司机视觉，隧道内线条设计简洁、流畅。

　　为消除进出隧道洞口时的“黑洞效应”和“白洞效应”，确保行车安全，在隧道两端洞口内外还设置了光过渡带。光过渡带由自然光过渡及人工光过渡组成。自然光过渡段长60米，由钢筋混凝土栅梁及遮光隔片组成。为了加强光过渡效果，一方面适当抬高出口的高度，以增加进光量；另一方面，在栅梁底部还设置了开口面积由大到小的菱形孔，使进光量由大到小，逐步过渡。

　　据介绍，双向隧道每个隧道均有三个车道，其中两个车道宽3.5米，一个车道宽3.75米。隧道设计专家介绍，这股宽车道为客车、公交车专用车道。考虑到南京长江隧道设计时作为城市内的道路通道，建成后不允许载重车辆通行。

　　管片误差精确到毫米以下

　　在水下已经成洞的施工现场，可以看到隧道周围已经被平整的弧形管片砌好。洞内美观整洁，滴水不漏，曾被国内外行业专家一致认可并感到震撼。

　　别小看这一片片弧型的管片，管片生产是盾构隧道质量保证的前提，管片与管片之间的误差率仅有几毫米。这样的精确度才能保证隧道掘进不出现偏差。

　　南京长江隧道管片预应力试验，也是被列入国家“863”计划的科研项目。

　　记者在采访中得知，为了把误差控制毫米以下，在生产过程中，项目部在生产过程和施工环节中，严格选料和按比例精确配料，严格工序自验、复验和审验程序，严格工艺程序和工作流程，严格拆、清模时间和养护；对管片的性能结构，联合西南交大科技人员进行1：1的力学实验，通过模拟管片在地下的受力状态，验证管片结构及设计的合理性，保证了管片质量抗渗、防裂，面层光洁，块块是精品，环环为优良，全过程创优。

　　管片拼装质量是盾构隧道质量创优的保证，安装时既不允许出现错台、喇叭口，也要严格注浆、填实盾体和管片之间的空隙，预防管片沉降和隧道渗水。在负环拼装时，作业人员用20多天时间，昼夜反复探索实践，对基础块、相邻块和压顶块管片，用精益求精、毫厘不差、差一点不行的要求，多次拆卸，追求拼装的完美。按照标准几何尺寸，对预埋的螺栓，严格三次紧固工序。

　　从已经完成的工程看，南京长江隧道这一世界级工程进展顺利，各项难题正逐一破解。亚洲岩石力学学会主席、中国工程院院士钱七虎告诉记者，南京长江隧道的建设将要克服一系列的世界级技术难题，也会为今后中国穿越大江大河的高水压、复杂地质条件下的隧道建设提供成功范例。

　　相信这条隧道的建成将会使我国水下隧道施工技术实现一个大的飞跃。

　　（人民网南京11月16日电） (来源：人民网-中国央企新闻网)