扬子江隧道：金陵江底出蛟龙深处江底70米的世界级工程-天涯论坛

j8typz 发表于 2024-8-31 01:00:21

扬子江隧道：金陵江底出蛟龙深处江底70米的世界级工程

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南京扬子江隧道（工程名：南京纬三路过江通道）位置于南京长江大桥与南京长江隧道之间，是快速联系南京江北新区、河西新城及南京主城的过江通道。扬子江隧道北起浦口区顶山街道顶山转盘西侧，跨越规划中的沙子河路、江北滨江大道，以隧道形式穿越长江、江南的滨江大道后，南管隧道与定淮门大街顺接，北管隧道与扬子江大道顺接。
南京扬子江隧道是双管双层八车道X形隧道，分别经南北两条线路穿越长江，上层为江北至江南方向，下层为江南至江北方向。南线全长7363米；北线全长7014米。两条隧道均为上下两层，每层单向二车道，设计时速80千米，限速60千米，设计日通行车辆十万辆，全部工程总投资约52亿元人民币。<img src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/fXwzG25qnY3qK8AeITF8qTg1tqDnv7edicIbZdvGpel6HGxQicyLuLXwyxiak2KFcb9iaXibK3E4thKE8iaVMCR93L6A/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">
2015年7月2日，南京扬子江隧道顺利实现全线贯通，这是世界上同类隧道中规模最大、长度最长、地质最繁杂、水压最高的隧道，被誉为“江底70米深处的世界级工程”。2016年1月1日，南京扬子江隧道正式通车。<img src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/fXwzG25qnY3qK8AeITF8qTg1tqDnv7edsticOPRX9g4FY1jEqhayAaehuk1IotvtiaSzByEnZhg47cmMWxMHibphg/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">
江底70米深处的世界级工程
2016年元月1日，做为南京跨江发展重要通道的扬子江隧道正式通车。
5年多，2000多个日日夜夜，数千名施工人员，奋战在江底；
直径14.93米、全长133米，开发出我国首台拥有自主知识产权的超大型隧道盾构机；
717把刀，盾构机刀具数量位居国内第1；
最高水压达0.72兆帕，相当于一个火柴盒上站两个人——盾构机在江底承受的压力，超过了已建和在建的任何隧道；
70米江底深处，饱和带压开舱换刀工艺，填补国内空白……
“扬子江隧道是迄今为止在长江上修建的盾构隧道中直径最大、工程地质要求最繁杂、技术难度最大的世界级工程。”纬三路过江通道（扬子江隧道）工程建设指挥部副指挥长张伯阳说。<img src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/fXwzG25qnY3qK8AeITF8qTg1tqDnv7edsticOPRX9g4FY1jEqhayAaehuk1IotvtiaSzByEnZhg47cmMWxMHibphg/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">
高水压下的超大直径盾构挑战世界级困难
扬子江隧道并不是长江沿线第1条过江隧道，但因为双管双层的超大直径盾构、江底地质要求繁杂，决定了它是一个世界级工程。<img src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/fXwzG25qnY3qK8AeITF8qTg1tqDnv7edYBlcSgEtiahiaXgmYwITNfJZQyJICQdGgjLHLmyQszSf2jCs4BWYo1vQ/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">
“大、高、薄、长、险”，这是扬子江隧道面临的五大世界级困难。
大：盾构直径14.93米，刀盘最大开挖直径15.02米，属国内超大直径盾构隧道之一；
高：施工中承受的最高水压达0.72兆帕，岩层段石英含量高达65%；
薄：江底隧道覆土厚度浅，局部隧道覆土厚度仅有9米；
长：隧道过江段采用超大直径盾构穿越长江，一次性掘进距离长，S线隧道盾构段长4.135千米，N线盾构段长3.557千米；
险：隧道沿线穿越地层繁杂多变，需长距离穿越卵石层、砂岩层，同期盾构还将4次穿越长江大堤，并存在孤石、枯木、铁锚、沉船等不明阻碍物。
扬子江隧道的繁杂程度在国内、国际上都无先例，建造这般一个世界级工程，一切要从零起始。
首要要做的便是打造一把叫作手的“兵器”。
“直径12米以上的大型、超大型盾构机的自主开发与制造，始终被国外企业垄断。”中交天和机械设备制造机构负责人史福生说。
经过创新、自主研制和改造，持有18项知识产权、9项发明专利的“天和号”和“天和一号”在扬子江隧道投入运用。这是世界上最繁杂的刀盘，设备总重近5000吨，状似摩天轮的巨型五彩刀盘上有717把刀具，区别颜色表率滚刀、削刀等区别刀具。
历经25800多个小时的掘进，2015年7月2日上午10点，“天和一号”盾构机从南线隧道“钻”出地面。就在其出洞的10天前，其孪生兄弟“天和号”盾构机从北线隧道“破土而出”，扬子江隧道实现“双线贯通”。这亦标志着我国在大孔径、繁杂技术盾构机研制上取得了重大突破。<img src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/fXwzG25qnY3qK8AeITF8qTg1tqDnv7edsticOPRX9g4FY1jEqhayAaehuk1IotvtiaSzByEnZhg47cmMWxMHibphg/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">
隧道高压下换刀
扬子江隧道的水文地质要求比已建成的纬七路长江隧道更繁杂，盾构机要在江底掘进，江底的岩石就如一把“磨刀石”，尤其是在穿越复合地层时，地层上软下硬，地层下大大概七八米厚的岩层，非常硬，上面是鹅卵石和砂砾层，对刀盘和滚刀是相当大的考验，极易在软硬结合面上因冲击导致崩齿、断刃等非正常磨损。
“像平常吃饭，米饭里有个砂子吃到时会把牙硌一下乃至硌坏，盾构机的刀和刀盘几乎每时每刻都在这种状况下工作。”中交南京纬三路过江通道工程指挥部总工程师王善高说。
扬子江隧道在世界上首次运用了饱和带压开舱换刀技术。在江底高水压下，要更换盾构机刀盘上的刀，一次工作不可超过50分钟。在这50分钟时间里，开关舱门等就需花费20多分钟。
将“太空舱”运用到扬子江隧道中，这是建设的一大创新。在氦氧饱和气体下，地面上设置一个“太空舱”，亦便是高压生活舱，特种作业人员始终生活在高压下，身体逐步适应该环境。更换刀具时，将穿梭舱吊运到江底盾构机上，与人闸舱对接。作业人员进入盾构机刀盘的泥水舱，就能够换刀了，工作时间就能够从50分钟增多到4个多小时。这般一来，换刀效率是传统换刀效率的8倍以上。
据说，扬子江隧道采用世界首创的氦氧饱和带压换刀法进舱作业600余次，更换各类刀具1000余把，最后成功穿越岩层。<img src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/fXwzG25qnY3qK8AeITF8qTg1tqDnv7edsticOPRX9g4FY1jEqhayAaehuk1IotvtiaSzByEnZhg47cmMWxMHibphg/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">
创新工艺解施工困难
2013年2月9日，南线盾构至长江深槽处时，忽然被不明物卡住，施工人员在碎石舱中发掘了非常多大石头。可是之前地质勘探并无探测出岩石。这些石头是从哪里来的呢？张伯阳一遍遍地跑工地，思考这些石头的源自，最后，他在南京市水利局的档案里找到了答案。原来，在上世纪50年代，为了抗击洪水，南京市从安徽运来海量岩石抛入长江，这些直径约0.5米的石块刚好处在盾构掘进的路线上。
经过两个多月的科研，张伯阳带领中交隧道局项目部，利用反冲法高压破管成功处理了问题。盾构机在未更换刀具的状况下，一次性掘进了1100米。
2014年3月至6月，北线盾构机刀盘显现不正常磨损，卡住完全推不动。张伯阳带领二航局项目部，经过创立液体压力，顶住掌子面，防止塌方，再将砂卵石循环干净，最后经过高压潜水作业更换了两把刀，成功处理了困难。
中交二航局南京市纬三路过江通道项目经理部经理施瑾伟告诉记者，盾尾刷是阻隔江水透过盾构机边缝进入隧道的重点工具，运用一段时间后会区别程度磨损，届时就需要更换新的盾尾刷。“南京扬子江隧道项目盾构机一共有5道盾尾刷，每道大概200把刷子，每次更换盾尾刷只需要更换两道就可，操作前先用双液浆和聚氨酯封堵盾尾，这般既省时又节约成本，况且比较安全。”中交二航局项目部总工程师王勇向记者介绍了更换盾尾刷的流程。
“盾尾刷的密封性是盾构施工的危害源之一，倘若无即时更换，导致透水漏浆，就很容易出现安全事故。”张英明向记者讲述了一个他亲身经历的事情。2014年10月18日，南线掘进刚过岩，盾构机正在爬坡，盾尾刷显现了透水漏浆，江水快速从盾尾刷损坏处涌进隧道，当时涌水量达每秒9立方米，隧道内积水最深达1.7米。张伯阳、张英明等人快速赶赴现场，带领三四十人抢险堵排水，经过整整两天两夜，最终成功排除了险情。同期，她们还创新性地想出用液氮法冷冻周边土体，以供给充足时间来更换盾尾刷，这在国内工程中尚属首次。
4月，隧道南线在穿越梅子洲风井时面临刀具对钢筋、钢板硬碰硬地切削，磨损大，难掘进；人工凿除混凝土，易导致地下水渗透、掌子面坍塌；盾构机需两次换刀，成本巨大等困难。中交隧道局项目部经太多次研讨、实验，最后用玻璃纤维代替钢材质，并采用自主开发的玻璃纤维十字板接头地下连续墙施工办法，经过加强原刀结构、增大合金尺寸、优化合金焊接工艺等方式，对撕裂刀进行改进，实现了盾构机在不换刀的前提下，对掌子面混凝土结构一次性立体切削，并成功规避了玻璃纤维堵塞泥水循环系统危害。……
在艰难中持续科技攻关，南京扬子江隧道南北线盾形成功穿越了卵砾石、淤泥、黏土、中粗砂、粉细砂、岩石等多种繁杂地层。贯通后的隧道光整美观、不渗不漏，管片拼装精美，赢得了国内外专家的交口叫作赞。<img src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/fXwzG25qnY3qK8AeITF8qTg1tqDnv7edsticOPRX9g4FY1jEqhayAaehuk1IotvtiaSzByEnZhg47cmMWxMHibphg/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">
多项研究项目国际领先 
因为扬子江隧道是日前长江上修建的技术难度最大的工程，多项施工技术亦开创了先河。
直径14.93米泥水平衡盾构机的研制及国产化，盾构机前舱设备检测可视化系统的研究与应用……扬子江隧道多个研究项目经过了省交通厅组织的技术成果鉴定，均达到国际领先水平。
据统计，该工程先后得到科技奖励5项：中国机械工业协会一等奖，江苏省科学技术一等奖，第七届国际发明展览会金奖、银奖，中国公路协会二等奖。日前，项目已授权各类专利47项，其中发明专利10项，实用新型专利37项，另外有17项专利正在审核。同期，工程开发形成为了各类工法10项。
扬子江隧道的通车，不仅方便了江南与江北之间通行，还为今后更加多江底隧道建设累积了宝贵经验，作为大型隧道建设的样板。<img src="http://mmsns.qpic.cn/mmsns/fXwzG25qnY3qK8AeITF8qTg1tqDnv7edMRXuFic6iantJN0xTxMuEorg/0?wx_lazy=1" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">
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听听海 发表于 2024-9-3 09:48:49

同意、说得对、没错、我也是这么想的等。

7wu1wm0 发表于 2024-9-27 18:49:07

感谢楼主的分享！我学到了很多。

nykek5i 发表于 2024-10-18 18:57:40

期待你更多的精彩评论，一起交流学习。

b1gc8v 发表于 2024-10-23 13:14:29

我完全同意你的看法，期待我们能深入探讨这个问题。

b1gc8v 发表于 2024-11-7 22:01:21

对于这个问题，我有不同的看法...

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