科技日报记者 金凤 通讯员 刘福昌 王晖
隆冬的长江江面，清冷、宁静。
在长江南京段，距离江面约46米的江底，电机飞转，砂石翻腾。
头戴安全帽，从位于长江北岸的南京建宁西路过江通道A1标项目的始发井下井，再乘摆渡车进入正在掘进的通道深处，跨过一块块正待拼装的管片和箱涵，比5层楼还高的“创新号”大盾构机便豁然呈现在眼前。环顾两侧，水、气管、电缆在这里层层叠落，它们为这台庞然大物源源不断地输送“营养”和“血液”。
阵阵轰鸣中，中铁十四局南京建宁西路过江通道A1标工程机电部部长盛正杨紧盯控制室屏幕，仔细分析着盾构机各项掘进参数，不时和盾构机长进行交谈，豆大的汗珠从额头渗出。
控制室外，盾构机电机驱动着刀盘，切削着地层。地下空间，就这样一点点延伸。
“从开工以来，我们已经掘进了486环，每环2米，平均每天掘进12-14米。”盛正杨手指盾构机介绍，从2021年8月28日盾构机开始掘进后，施工团队陪伴着这个大家伙，将过江通道一点点打通。
南京建宁西路过江通道A1标工程“创新号”盾构机主机及管片拼装区域，金凤摄
定制掘进方案，穿越4种地层建宁西路过江通道是目前在建的离南京长江大桥最近的一条过江通道，距离上游的南京扬子江隧道约1.8公里，距离下游的南京长江大桥约2.4公里。通道全长8.4千米，其中左线盾构隧道长约2349米，盾构机开挖直径15.07米。
过江通道建成后，对于解决过江拥堵，促进国家级新区、南京江北新区发展有重要意义。
值得关注的是，该通道是目前国内施工难度与技术要求最高的过江通道工程之一。
在盾构机旁，盛正杨指着工程图介绍，“通道施工环境复杂，要下穿钢水管、长江两岸大堤，切削南岸大堤抗滑桩，再下穿丛葬地、地铁站围护结构，侧穿江南敏感建筑群，施工中要严格控制这些建（构）筑物的沉降。同时，掘进路线地质变化较大，长江江北段以粉砂层为主，江中段为上软下硬砂卵石复合地层、上软下硬土岩复合地层，江南段以淤泥质粉质黏土夹粉砂层为主。”他说，这些因素让盾构掘进施工困难重重。对此，施工团队多次邀请盾构专家“把脉”，为每个地层和建（构）筑物量身定制掘进方案。
“创新号”盾构机管片运输完成等待拼装，金凤摄
作为盾构机的“铁齿钢牙”，刀具的灵活使用，可令施工事半功倍。
“盾构隧道全长为1174环，在0-320环的粉砂层和321-540环的砂卵石地层，刀盘刀具主要为齿刀；541-705环的上软下硬复合硬岩地层中，主要用滚刀，提高破岩效率；706-1174环的淤泥质粉质黏土地层中，再更换为齿刀。”盛正杨说，刀盘上共配备226把刀，常压可更换的刀具为90把。团队还在刀盘面板的正面，焊接了大块耐磨钢板，刀盘边缘及两侧区域焊接有硬质合金耐磨块。除刀盘刀具的配置外，团队在盾构机选型期间，设计了更大的刀盘开口率、缩减了刀盘滚刀间距、优化了刀盘磨损检测和中心冲刷系统。
施工中，团队还将根据地层特点和覆土厚度设定刀盘转速、掘进速度、同步注浆和盾尾油脂的压力与方量，优化泥浆指标，选择合理的掘进参数。
尽管做了预案，但复杂的地层还是会时不时给施工团队出难题，但办法总比困难多。
“在砂层和上软下硬卵石层的掘进过程中，我们设计了一款全新的齿刀，在刀的两侧添加了合金，以此保护刀具中间的合金，减小损坏风险，提高使用寿命，降低施工成本。”盛正杨说。
南京建宁西路过江通道A1标工程隧道施工现场，刘福昌摄
搭建智慧大脑，盾构机进退有矩如果说刀盘刀具是盾构机的骨骼，那盾构隧道里的各种管线、传感器、监测系统，则是盾构机的中枢神经。
在控制室内，记者看到，盾构机掘进系统、自动导向监测系统、同步注浆系统、泥浆环流系统、全方位盾构施工监控系统实时显示着盾构机的“生命体征”，并通过云数据平台，将掘进数据直接传输到项目指挥中心。
记者看到，在盾构机盾尾处，环绕着28组推进油缸，它们同时顶在管片上，将盾构机向前推进。“控制各分组油缸的油压和伸缩速度，就能控制盾构机的姿态，让它精准地转弯、上坡、下行。”在控制室里，中铁十四局南京建宁西路过江通道A1标工程盾构副经理李龙辉，指着盾构机推进系统向记者介绍，通过操作界面、监控画面，便能实时指挥和监控盾构机作业。
工人在南京建宁西路过江通道中使用遥控器移动管片拼装机，刘福昌摄
为有效控制盾构机掘进过程中地层的沉降，团队还在巨大的管片背后注入一层砂浆，“同步注浆密实度雷达监测系统可以测定隧道管片壁后注浆材料及长江段典型地层的介电常数和电导率参数，并判断注浆是否饱满和注浆层厚度。”李龙辉说。
盾构机进入土岩复合地层后，“创新号”盾构机还将使用先进的DCRM滚刀旋转实时监控系统，监测每把滚刀的旋转状态，精准判断滚刀是否需要更换，提高盾构掘进效率。
管片拼装完成后，要确保管片上浮数值控制在规定范围内。为此，在盾构机掘进前，施工团队在隧道顶部安装了固定棱镜和测量仪器，在控制室电脑上设置了测量模块并采取初始值。
“掘进过程中，管片上浮监测系统会自动观测隧道管片的形态，并每天定时对数据进行采集分析。”李龙辉说。
隧道掘进进入最关键的时刻，盛正杨正全力以赴。今年过年，他将和爱人和孩子一起在工地上过年。“虽然不能回家，但为了盾构施工的安全坚守岗位，是我们的职责。”
编辑：张爽
审核：王小龙
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