新技术实现水下隧道滴水不漏

隧道展讯 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、一根螺栓。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……

6月3日，国内在建最大直径污水过江盾构隧道——南京市江心洲污水收集系统二通道建设工程（穿越夹江段）隧道（以下简称南京污水二通道）贯通，项目施工在国内首创全新盾构施工技术——“新型承插式管片+双液同步注浆+双道止水密封垫”成套技术。

“南京污水二通道建设不再用传统的螺栓固定管片，而是在隧道内直接拼装管片，为国内首次。”中铁十四局项目负责人武文清说，这不仅减少了大量管片接点，节省了人工，也为今后盾构掘进实现智能化拼装提供了技术支撑。

去掉螺栓 打造升级版隧道

为适应大体量、长时间的运营需要，未来隧道的成型质量、后期维养等标准不断提高。

据中铁十四局项目总工程师单晓波介绍，目前国内盾构隧道结构，基本采用钢筋混凝土管片配合螺栓构成，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，因大量采用螺栓，接口量大，导致问题较多。“比如，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。”单晓波说。

接到南京污水二通道建设任务后，中铁十四局项目团队慎重决定，打破传统施工方式，大胆创新，采用“新型承插式管片”新技术，使国内盾构施工实现新的技术跨越，打造“升级版”的南京污水二通道。

项目技术团队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。

“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。”单晓波说。

虽然只是做了管片设计“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”。

嫁接新技术 提供防漏双保险

“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。

打破常规，知易行难。在由螺栓式管片结构拼装成型的大直径地下盾构隧道施工领域，中铁十四局有着成熟的技术经验。“而这次，却是把既有经验‘推倒重来’，对我们来说，无疑是‘脱胎换骨’。”单晓波说。

水下建隧道，最大的难题是防漏水。

为探索“新型承插式管片”技术，团队不断探索，研究更多新技术与“新型承插式管片”嫁接。

2021年，中铁十四局联合西南交通大学、中国铁建重工集团等经过3年的探索和实践，成功创新研发“超大直径泥水盾构同步双液注浆关键技术”，填补了国内技术空白。

“同步双液注浆”技术成果，成功嫁接在江心洲污水收集系统二通道隧道建设中，为新型的管片拼装技术带来“强助攻”。“施工过程中，团队不仅在管片壁的背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。”单晓波说。

两道防水体系外加同步注双液浆，为隧道防渗漏提供了双重保险。

45分钟拼装1环 精度达毫米级

新型管片拼装精度高，为应对新的标准，设计团队对拼装机吸盘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乐高积木，这次我们拿到的新版乐高完全没有拼装说明书，全靠自己摸索。”项目盾构经理姚印彬说。

通过不断地摸索，项目团队终于总结出一套成熟的拼装技巧。“开始，拼装1环需要3天多；如今，拼装1环仅需45分钟。”姚印彬说。

已贯通的盾构隧道，长693米，共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。

“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，我们将建立相关技术体系、控制方法与标准，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。”武文清说。

南京污水二通道于2021年开建，建成后可将南京主城内约每天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，惠及174万户居民，有效保障南京市污水通道的安全、经济运行。

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