南京长江隧道工程荣获鲁班奖

    近日，中华人民共和国住房和城乡建设部通报了2012～2013年度中国建设工程鲁班奖的获奖单位。12月5日，在北京友谊宾馆举行了2012～2013年度中国建设工程鲁班奖颁奖仪式。在本届鲁班奖中，南京长江隧道工程荣获该项荣誉。
　　工程概况
　　据了解，南京长江隧道工程是经国家发改委核准的重点工程，是建设新南京、全面达小康，实施跨江发展战略的标志性工程。隧道于2005年9月开工建设，2010年5月28日竣工通车，总投资为165,662万元。南京长江隧道工程位于南京长江大桥与三桥之间，连接梅子洲和浦口区，总长3790米，包括两条长度3020米的盾构隧道，770米始发井、接收井和明挖段土建以及配套的机电设备安装工程，按双向6车道快速通道建设，设计车速80公里/小时。隧道采用两台直径14.93m泥水平衡盾构机，由浦口工作井始发向梅子洲接收井先后同向掘进施工。盾构隧道穿越的江面宽度约2600m，最大水深约28.8m，最大水土压力为6.5kg/cm2，江中最小覆土厚度为10.49m（0.7D）。
　　隧道横断面由车道板分为上下两层，上层为行车道层；下层为服务层，分为三部分：电缆通道、救援通道和逃生通道。盾构隧道管片内径13.30m，外径14.50m，厚度60cm。每环衬砌由10块管片组成，环宽2m。管片拼装设计为7块标准块、2块相邻块和1块封顶块，分Z型Y型两种管片模式。管片设计强度C60，抗渗等级S12。
　　南京长江隧道几乎涵盖了其它所有典型盾构隧道工程的难点和风险点，而其从高水压到覆土薄、地质情况复杂，更是当今世界之最，施工风险超过同类隧道的风险防范极限。
　　特点、难点及风险点
　　南京长江隧道工程是中国长江流域上工程技术难度最高、挑战性最多的地下工程，作为世界级的越江工程，南京长江隧道面临的是高风险、高挑战性的世界级难题,其特点主要体现在六个方面：“大”、“高”、“强”、“薄”、“长”、“险”。“大”：即盾构直径超大。盾构机直径14.93m，是世界上同类地质条件直径最大的盾构。“高”：水土压力高达6.5 kg/cm2，目前在同类盾构隧道中为世界之最。“强”：隧道穿越地层长度88.5%为渗透系数达到10-2cm/s的强透水层。“薄”：江底约150m长的冲槽段覆土厚度不足1倍洞径,最小埋深仅10.49m；始发段埋深仅5.5m(不足0.4D)。
　　“长”：在砂卵石层中连续掘进3km一次越江，通过刀盘刀具磨损轨迹换算，3km的南京长江隧道施工，相当于在粉粘土地层中掘进30公里、相当于同样地质条件下地铁盾构连续掘进20公里。“险”：隧道穿越粉土、粉细砂、砾砂、卵石和强风化岩层，地质条件异常复杂，同时地层中存在大量大块卵石、钢材、铁器等异物，这些异物对刀盘刀具和盾体都造成了很大伤害。高水压、强透水、长距离、地质条件复杂并存，世界上同类隧道风险最大。
　　运用多项新技术
　　刚刚获得鲁班奖的南京长江隧道，在施工与建设过程中，应用了临近江河超深基坑施工技术、高性能管片耐久性及混凝土配制与施工技术、管片预制精度控制技术、盾构超浅埋始发技术、穿越长江大堤安全防护技术、穿越江中浅覆土关键施工技术、高压下盾构刀具修复技术、盾构灌水接收综合技术、盾构机智能化导向及跨江联测技术等关键技术。
　　其中，南京长江隧道始发井接收井属于临江伴河的深大基坑工程，工程地处长江漫滩地带，地质条件极差，以粉细砂为主，由于受长江水位影响，地下水位高，地表、地下水丰富，基坑具有深、大、难、险四大特点。始发井开挖尺寸为24.6m×46.9m，深度23.9m，采用1m厚、深41.3m地下连续墙+混凝土支撑作为围护结构；接收井开挖尺寸为22m×45.7m，深度26.3m，采用1m厚、深45m地下连续墙+混凝土支撑作为围护结构。通过科研和现场实践，最终形成临近江河超深基坑施工技术。
　　南京长江隧道设计使用年限为100年，水压力高达6.5kg/cm2，是目前世界上同等直径及更大直径盾构项目中水压力最高的，这意味着主体结构混凝土管片将长期处于极高水压的工作状态。通过与东南大学合作开展的《南京长江隧道结构耐久性及混凝土材料综合技术研究》，针对南京长江隧道耐久性因素及作用机理、管片混凝土原材料分析、配合比参数等进行了研究和试验，并最终确定管片采用C60钢筋混凝土制作，抗渗等级S12，蒸养和水养并用等措施保证隧道的安全运营和100年的使用寿命。
　　管片预制精度控制技术：管片生产质量是盾构隧道质量保证的前提，直径6m的地铁管片制作精度要求为1mm，而直径14.5m的南京长江隧道管片制作精度要求则是0.5mm，生产工艺复杂，质量控制标准相当高。通过相应的控制措施，生产的30430块管片尺寸精度全部控制在0.5mm以内，满足设计要求。
　　盾构超浅埋始发技术：研究人员通过模型计算等科学手段进行了多方面研究，对始发时各种风险可能产生的原因进行了分析，并且通过三维仿真模拟、400模型盾构掘进模拟试验研究等，形成了63条相应的风险对策，采用高压旋喷全断面加固+冷冻+降水的三保险（放心保）方案，最终有效规避了盾构始发的所有风险，实现了两台盾构安全顺利始发。
　　穿越长江大堤安全防护技术: 随着掘进施工对地层的扰动和地层的承压水作用，稍有不慎就会引起管涌或大堤不均匀沉降，形成地下水的通路，造成大堤破坏导致灾难性后果。针对穿越大堤施工，采取了一系列技术手段进行安全防护，确保了盾构机安全穿越并通过汛期考验。
　　穿越江中浅覆土关键施工技术：江中冲槽段施工是南京长江隧道整个施工期间遇到的最大技术难题，研究人员按照“高粘优浆、合理低压、精细控制、平稳推进、快速拼装、一次通过”的原则，破解了在强透水地层、不进行地层处理条件下穿越江中冲槽浅覆土段的施工技术难题，填补了国内同类施工的空白。
　　高压下盾构刀具修复技术: 作业人员调配出高质量的泥浆、设定合理的压力参数是保证修复作业安全顺利进行的关键。最终经过两个月的多次进仓作业，成功完成高水压、高气压条件下刀盘刀具修复这一世界级难题，并取得相应成果。
　　盾构灌水接收综合技术: 首次采用三轴搅拌桩洞前加固+冷冻墙+井外降水+井内灌水的综合接收方案，避免了洞门密封失效的风险、涌水涌砂的风险，成功实现了盾构的安全接收，真正做到了万无一失。盾构机智能化导向及跨江联测技术：是在距离接收井洞门圈200m位置开始实施盾构掘进姿态精细控制，通过千斤顶推力变化和管片拼装姿态，严格控制开挖面中轴线在-30mm～+30mm之间，盾构机前后姿态偏差不得超过50mm。经过严格控制，隧道贯通后，左右线水平、竖直4个贯通误差数据中有3个在5mm以内，最大也仅有27mm，比规范允许偏差精确的多。
　　新技术方面：施工中推广应用建筑业新技术9大项、46子项，获得第六批全国建筑业新技术应用示范工程。
　　南京长江隧道工程顺利建成，彻底改变了以往南京市长江单一的桥梁过江交通方式，对于沿江开发，缓解跨江交通压力，造福百姓，具有十分重要的意义。世界级技术难题的攻克，填补了在大直径、高水压、强透水、砂卵石复合地层中盾构施工空白，技术成果为类似复杂地质条件下盾构隧道施工提供了有利的理论体系和技术支撑，必将对解决江、河、湖、海周边交通方式的选择决策产生重大而深远的影响。
　　南京长江隧道对现代盾构施工技术进步以及推动中国盾构从大国向强国迈进都具有十分重要的意义。