国内首创盾构施工技术在南京“江底隧道”成功应用 “去掉螺栓”做“减法” 隧道质量做“加法”

一条外径接近9米的成型盾构隧道里，管片上没有一个手孔、一颗螺栓，远远望去，环环管片拼接整齐一致、看不见错台，隧道立面弧度圆润、线条精美，经检测无一处渗漏。业内人士争相好奇，频频亲临现场观摩，一探究竟……

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在由南京市水务集团投资建设、市水务局行业监管、市公建中心代建、中铁十四局施工的南京市江心洲污水收集系统二通道建设工程（穿越夹江段）中，一项国内首创的全新盾构施工技术——“新型承插式管片+双液同步注浆+双道止水密封垫”成套技术，近日成功应用于水下隧道施工，为盾构掘进智能化拼装提供有力的技术支撑。

江心洲污水收集系统一通道运行时间已达20多年，以前的建设标准已满足不了现在城市污水处理的要求。2021年，污水收集系统二通道开建，建成后可将南京主城内每天约40万立方米的污水直接输送至江心洲污水处理厂进行处理。

“未来大体量、长时间的运营需要，对新建隧道的成型质量、后期维养等都提出更高要求。”项目总工程师单晓波介绍，为了打造“升级版”的污水二通道，中铁十四局联合各参建单位多方考察、调研“取经”，攻克多项关键技术，为“新型承插式管片”成功应用于9米级水下盾构隧道反复摸索。

目前国内盾构隧道结构，基本上采用钢筋混凝土管片配合螺栓构成，由不同类型的螺栓将管片拼装连接，管片接缝间设置弹性密封垫防水。有研究发现，在施工过程中，可能出现因混凝土管片承载力削弱导致管片局部开裂、管片间错台量较大导致接缝渗漏水及管片螺栓手孔处渗漏水等问题，影响隧道运维，甚至降低隧道使用寿命。

“新型承插式管片”采用的是新型接头管片结构，即管片纵向接缝采用插销式连接件，环向接缝采用插入式连接件。也许只是管片设计做了“去掉螺栓”这一道减法，但这一细微结构的改变，却给整个盾构隧道施工带来一系列“蝴蝶效应”。

“在水下盾构隧道采用‘新型承插式管片’，国内尚没有成熟经验可借鉴，对管片预制及拼装精度、盾构机掘进姿态调整及盾构设备适应性等都要求极高。”单晓波说，这一次无疑是“摸着石头过河”。

打破常规，知易行难。中铁十四局多年来在由螺栓式管片结构拼装成型的大直径及水下盾构隧道施工领域已有成熟的技术经验和技术团队，这次把既有经验“推倒重来”，无疑是“脱胎换骨”。为此，团队不断研究更多新技术与“新型承插式管片”的结合应用。

多年来，中铁十四局在提升成型隧道安全质量方面不断加强技术革新，联合西南交通大学、中国铁建重工集团等经过3年的探索和实践，2021年在北京东六环改造工程成功创新研发“超大直径泥水盾构同步双液注浆关键技术”，属国内首创，还填补了我国技术空白。施工实践中，在控制管片上浮、错台，防止管片开裂、漏水等方面都收获良好效果。目前也在江阴靖江长江隧道等项目的推广应用中取得显著成效。

这一技术成果的应用实践为江心洲污水收集系统二通道隧道建设带来“强助攻”。施工过程中，团队不仅在管片壁后采用新型同步注双液浆工艺，还在管片衬砌接缝采用双道防水密封垫措施。两道防水体系加同步注双液浆为隧道防渗漏提供双重保障。

而新型管片拼装高精度的要求，对盾构设备的适配性、拼装的精准性都提出“考验”。

在盾构机选型初期，团队结合此前在南京长江五桥夹江隧道穿越同类型粉质黏土和粉砂地层的施工经验，综合后期需围绕新型管片高精度拼装及同步注双液浆技术的应用进行分析，提出了最优的盾构机选型方案——直控式泥水平衡式盾构机，这在国内同等直径盾构施工中也属于首次应用。尤其针对新型管片高精度拼装要求，团队还对盾构机拼装机吸盘也进行了密封设计改造，提高了拼装机的抓举能力及管片拼装能力，使拼装精度达到了1毫米。

“如果说预制管片拼装如同搭积木，这次我们拿到的新版本却完全没有拼装说明书，全靠重新摸索。”项目盾构经理姚印彬说，从开始28天拼装8环到如今平均45分钟以内拼装1环，团队通过不断地摸索才总结出一套成熟的拼装技巧。现在，长693米的盾构隧道中，464环、3712块管片拼接有序、内实外美，成功实现了成型隧道不渗不漏，管片上浮量控制在5毫米以内、管片错台控制在2毫米以内。相比传统的螺栓式管片，新型管片拼装节省一半人工，直接定位、插入，不再进行手孔封堵和嵌缝等工序，不仅提升了拼装手高精度拼装技艺，也提高了盾构掘进智能化拼装水平。

项目负责人武文清介绍，盾构隧道承插式管片施工成套技术，丰富了盾构领域的基础科学研究，未来将建立起相关的技术体系、控制方法与标准等，为我国大直径及水下盾构隧道工程建设补充新的解决方案和理论支撑，其应用前景广阔，在行业内或将撬动新一轮技术革命。

编辑: 徐晓冬

来源：中铁十四局