2015年元旦前夕，一條喜訊從海外傳來：中鐵隧道集團成功承攬新加坡T221地下通道矩形盾構(gòu)項目施工任務(wù)，開啟了中鐵隧道集團盾構(gòu)技術(shù)走向海外中高端市場的新時代。
　　作為中國隧道和地下工程領(lǐng)域的最大施工承包商，中鐵隧道集團一直是我國盾構(gòu)技術(shù)的引領(lǐng)者。“從1997年引進(jìn)國外第一臺TBM（隧道掘進(jìn)機）起，十幾年來，中鐵隧道集團通過引進(jìn)、消化、吸收、改造和創(chuàng)新，多次成功地把盾構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于大型隧道建設(shè)。”中鐵隧道集團總工程師洪開榮介紹說。
　　如今，中鐵隧道集團駕馭盾構(gòu)穿江越洋，引領(lǐng)盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展邁入新時代。
　　創(chuàng)新驅(qū)動
　　中國盾構(gòu)挺進(jìn)世界前列
　　中國人接觸和認(rèn)識盾構(gòu)機，始于1965年。但之后的幾十年間，研發(fā)制造工作一直步履維艱，進(jìn)展緩慢。近年來，國內(nèi)雖然有10多家企業(yè)從事盾構(gòu)機的研發(fā)、制造，但這些企業(yè)大多數(shù)產(chǎn)品依靠進(jìn)口組裝。跨入新世紀(jì)，我國隧道建設(shè)的速度發(fā)展迅猛，在國際上已被稱為“隧道大國”，但在隧道工程施工中廣為使用的大型設(shè)備方面，中國企業(yè)仍自主“造血”不足。
　　上世紀(jì)90年代初，中鐵隧道集團科研人員把最原始最簡單的設(shè)計圖紙當(dāng)作教材，把盾構(gòu)機施工現(xiàn)場當(dāng)作課堂，就這樣開始了盾構(gòu)技術(shù)的研發(fā)。
　　彼時，國家“九五”重點工程西康鐵路上馬。其中，秦嶺隧道全長18.46公里，是全線的咽喉工程，地質(zhì)條件復(fù)雜，長度在當(dāng)時國內(nèi)的隧道施工中位列第一。為解決工程難題，鐵道部花巨資從德國維爾特公司購進(jìn)了兩臺敞開式全斷面硬巖掘進(jìn)機。中鐵隧道集團的建設(shè)者和科研人員抓住這一難得的機會，在學(xué)習(xí)中施工，在施工中學(xué)習(xí)，不但保證了秦嶺特長隧道的提前貫通，而且把這套掘進(jìn)機的原理、性能和構(gòu)造，摸得清清楚楚。
　　作為國內(nèi)隧道與地下工程領(lǐng)域施工的“國家隊”，中鐵隧道集團堅持科技興企，先后承擔(dān)了關(guān)于盾構(gòu)方面的“863”、“973”重要課題，盾構(gòu)技術(shù)自主研發(fā)能力持續(xù)提升。總工程師洪開榮是這一過程的親歷者。他說：“集團公司不斷壯大盾構(gòu)裝備實力，組織內(nèi)部培訓(xùn)，推進(jìn)校企合作，開展內(nèi)外部交流，積極研究探索盾構(gòu)施工最前沿技術(shù)，推進(jìn)盾構(gòu)施工水平躍升，保持盾構(gòu)技術(shù)行業(yè)的核心競爭優(yōu)勢。”
　　2001年，科技部將土壓平衡盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研制列入“863”計劃自動化領(lǐng)域機器人科研課題，決定在較短時間內(nèi)完成盾構(gòu)機自主設(shè)計，拉開我國盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化的序幕。
　　重任，落在了中鐵隧道集團的肩上。2002年，中鐵隧道集團成功入圍國家863計劃。 研發(fā)團隊發(fā)揚敢啃硬骨頭的精神，對國外的盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行深入研究和分析，根據(jù)我國的地質(zhì)特點，堅持施工實踐和實驗室研發(fā)相結(jié)合，攻克了刀盤刀具與地層適應(yīng)性技術(shù)、沉降精確控制技術(shù)、泥水處理達(dá)標(biāo)排放技術(shù)和壓縮空氣條件下動火修復(fù)刀盤刀具技術(shù)，構(gòu)建起擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)體系。這“四大技術(shù)”恰似一條“流水線”，破解了泥水盾構(gòu)在不同地層條件下“掘得動”、“穩(wěn)得住”、“排得走”、“修得好”的技術(shù)難題。
　　2013年1月18日，由中鐵隧道集團等單位完成的“盾構(gòu)裝備自主設(shè)計制造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”榮獲2012年度國家科技進(jìn)步一等獎。
　　穿江越洋
　　開啟盾構(gòu)施工技術(shù)新篇章
　　人類居住的地球千百萬年來發(fā)生過無數(shù)次滄海桑田的變化，數(shù)不清的奧秘隱藏在地殼之中，粘土層、泥沙層、石灰?guī)r、花崗巖、流沙、暗河、卵礫、孤石……撲朔迷離的地質(zhì)構(gòu)造為需要穿越江河的隧道施工設(shè)置了一道道障礙。中鐵隧道集團的建設(shè)者運用自己的智慧，戰(zhàn)勝了一個個困難，破解了一道道難題，創(chuàng)造出一個個獨具特色的盾構(gòu)施工佳績。
　　長江第一隧，攻堅克難題。被譽為“萬里長江第一隧”的武漢長江隧道全長3630米，雙洞雙向四車道。中鐵隧道集團在建設(shè)這條穿越長江的交通大動脈時，遇到了許多意想不到的困難。
　　武漢地質(zhì)條件復(fù)雜，有粘土、粉土、粉細(xì)砂、卵石，還有巖層。上軟下硬的地層，是隧道挖掘的“強敵”。在這種地質(zhì)條件下，搞大斷面施工將面臨5個世界級的技術(shù)難題：一是掘進(jìn)姿態(tài)難以控制，盾構(gòu)機穿越軟硬不均的地質(zhì)時極容易走偏；二是高水壓，隧道從水面到底部深57米，江水的壓力極大，防止隧道透水是最大難點；三是超淺埋，部分地段盾構(gòu)機離地面只有5米至6米，要想不“驚動”地面建筑實現(xiàn)穿越長江大堤，施工難度極大；四是強透水，隧道兩岸大部分為粉細(xì)砂地層，一旦透水，后果不堪設(shè)想；五是長距離掘進(jìn)，由于地質(zhì)變化大，盾構(gòu)機要盡可能一次穿越2500多米。
　　中鐵隧道集團的建設(shè)者們“克敵制勝”的法寶，就是強大的技術(shù)支持和信息化管理。比如采用激光自動導(dǎo)向系統(tǒng)，配合人工測量，保持盾構(gòu)機一絲一毫不偏向；創(chuàng)造性地采用“氣墊式泥水平衡技術(shù)”，減小盾構(gòu)機掘進(jìn)時的波動，把水土沉降控制在3厘米以內(nèi)。
　　2007年5月，被列入“863”計劃的“高抗?jié)B長壽命大管徑隧道管片材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程應(yīng)用”課題，通過科技部驗收。這種隧道管片，是專門為武漢長江隧道而研制的，目標(biāo)使用年限為100年，從而確保長江隧道的壽命。
　　總工程師洪開榮認(rèn)為，武漢長江隧道在科研技術(shù)及信息化施工方面，有眾多革新，標(biāo)志著我國穿越江河湖海隧道技術(shù)接近世界先進(jìn)水平，起到了非常有價值的示范作用。
　　廈門連翔安，一隧過天塹。廈門翔安海底隧道全長8.695千米，其中海底隧道長6.05千米，跨越海域?qū)捈s4.2千米，是我國大陸地區(qū)第一條海底隧道。
　　2005年9月，中鐵隧道集團的建設(shè)者進(jìn)入廈門翔安海底隧道施工現(xiàn)場。工程剛開始，就遇到了全強風(fēng)化軟弱地層大斷面超淺埋暗挖施工這一大難題。翔安隧道是特殊的三孔設(shè)計，開挖寬度達(dá)到了17.5米，隧道兩端的陸地段，全是風(fēng)化后形成的爛泥，無法形成洞口。用鋼拱架撐上去，沉重的全強風(fēng)化層壓下來，使鋼支架沉降度超過技術(shù)許可的20厘米，達(dá)到50厘米~60厘米。
　　中鐵隧道集團建設(shè)者們創(chuàng)造性地采用CRD工法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行施工，把大斷面分解成3~5個小斷面，依次進(jìn)行挖掘和支護(hù)，土層的壓力得到了巧妙的分解，施工得以順利推進(jìn)。該工程創(chuàng)造了在同等條件下全國最快的掘進(jìn)紀(jì)錄。 
    翔安隧道開挖中遇到了最大的攔路虎—全強風(fēng)化深槽。風(fēng)化深槽如同與海水連通的爛泥，是海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)中極為復(fù)雜的現(xiàn)象。隧道要從這些嵌入巖層的爛泥中穿過去，稍有不慎海水就會擠進(jìn)狹窄的隧道工地，工程就有可能全部報廢。
　　工程技術(shù)人員通過試驗和反復(fù)論證，終于設(shè)計出一種全斷面帷幕注漿新技術(shù)。這種技術(shù)是把一種新型快干復(fù)合水泥攪拌成漿，在開挖斷面的四周鉆孔注漿，使風(fēng)化槽中的爛泥、碎石與巖石凝結(jié)成水泥塊，從而形成5米厚的堵水加固墻，阻止海水的涌入。當(dāng)技術(shù)參數(shù)達(dá)到要求時，施工人員再取出泥塊，用加固圈對隧道進(jìn)行初步的開挖支護(hù)，使變形嚴(yán)格控制在3厘米~6厘米以內(nèi)，以此形成隧道的雛形。翔安隧道在施工中突破了多項世界級的難題，取得了30多項科研成果，為全面開展海底隧道施工提供了寶貴的經(jīng)驗。
　　穿越獅子洋，樹“世紀(jì)”標(biāo)桿。廣深港高鐵的控制性工程獅子洋隧道，是目前中國大陸最長、標(biāo)準(zhǔn)最高的盾構(gòu)隧道，也是中國投入建設(shè)的首條鐵路水下隧道，全長10.8公里，設(shè)計時速350公里，最大水深26.6米。無論是長度、直徑還是時速目標(biāo)值，獅子洋隧道均可比肩英法海峽隧道、東京灣海底隧道、丹麥瑞典海底隧道等世界級海底隧道，被譽為“中國鐵路世紀(jì)隧道”。中鐵隧道集團承建這條“世紀(jì)隧道”吸引著國內(nèi)外同行的目光。
　　2007年11月9日，隨著“跨越號”盾構(gòu)始發(fā)成功，獅子洋隧道進(jìn)入關(guān)鍵性盾構(gòu)施工階段。水深使隧道施工難度特別大；隧道通過地層多處為斷裂帶和風(fēng)化深槽，容易對刀盤造成磨損；盾構(gòu)機在弱風(fēng)化基巖中掘進(jìn)近3000米，施工中需要江底帶壓進(jìn)倉檢查和更換刀具，這些都是世界級的難題。
　　中鐵隧道集團訂下戰(zhàn)略目標(biāo)：構(gòu)建世紀(jì)工程，打造世界品牌。建設(shè)者們采用4臺具有國際先進(jìn)水平的直徑11.18米的大斷面泥水盾構(gòu)進(jìn)行施工，并在國內(nèi)首次采取“相向施工、地中對接、洞內(nèi)解體”的方式掘進(jìn)。
　　總工程師洪開榮任項目經(jīng)理，把精細(xì)管理、信息管理和文化管理相互滲透融合，制定了一系列成本控制、工序銜接制度，將責(zé)任具體到每一道工序，每一個人，實施全過程控制，走出一條現(xiàn)代項目管理的新路子。
　　2010年12月和2011年3月，獅子洋隧道左線和右線分別實現(xiàn)貫通。
　　通過獅子洋隧道建設(shè)施工的錘煉，中鐵隧道集團建設(shè)者熟練掌握了盾構(gòu)掘進(jìn)最優(yōu)的施工參數(shù)、沉降控制措施及泥水盾構(gòu)過海技術(shù)，實現(xiàn)了在海底復(fù)雜地質(zhì)的快速掘進(jìn)，同時還提升了盾構(gòu)機拆卸、組裝的自主化技術(shù)能力。此外，因其卓越的管理水平，在第23屆項目管理全球大會上，獅子洋隧道被授予銀獎殊榮。
　　近年來，中鐵隧道集團采用盾構(gòu)法施工的海底隧道還有深圳前灣綜合過海管廊工程、青島膠州灣海底隧道等。在開展海底隧道建設(shè)中，建設(shè)者們攻克了盾構(gòu)掘進(jìn)面失穩(wěn)、關(guān)鍵部件失效、掘進(jìn)方向失準(zhǔn)等國際公認(rèn)的三大世界難題，成為世界海底隧道盾構(gòu)法施工規(guī)則的制訂者，他們主編完成的《盾構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范》等已成為國家標(biāo)準(zhǔn)。
　　海底通途
　　編織明天更美好的交通夢
　　正在施工的南昌市重點工程紅谷隧道，全長2650米，其中沉管段全長1329米，共12節(jié)管段，是目前國內(nèi)內(nèi)河在建規(guī)模最大的沉管隧道。
　　紅谷隧道所用沉管每節(jié)長115米、寬30米、高8.3米，外形巨大，對混凝土防滲抗裂要求極高，制作過程中必須嚴(yán)格把控溫度，沉管管段幾何尺寸控制對精度要求非常高，尤其管段端口安裝精度必須控制在正負(fù)1毫米。在水流湍急的贛江南昌段，把重量達(dá)2.5萬噸的12節(jié)沉管安裝到位，其難度可想而知。現(xiàn)在，憑借著成熟的沉管施工技術(shù)，中鐵隧道集團建設(shè)者們正安全高效地推進(jìn)紅谷隧道的建設(shè)施工。
　　據(jù)了解，全世界已建成和計劃建設(shè)的海底隧道有20多條，主要分布在日本、美國、西歐等地區(qū)。隨著我國經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建設(shè)更多跨越江海的隧道工程已提上國家的重要議事日程。從2009年開始，渤海海峽跨海通道連續(xù)5年成為全國“兩會”的重要議案和提案。
　　除了渤海灣跨海隧道，我國目前還在考慮建設(shè)的跨海隧道工程已經(jīng)多達(dá)5條，包括上海到寧波的杭州海灣工程、伶仃洋跨海工程、連接廣東和海南兩省的瓊州海峽跨海工程等。
　　在最近結(jié)束的APCE會議上，建設(shè)絲綢之路經(jīng)濟帶和21世紀(jì)海上絲綢之路的規(guī)劃，為包括跨海隧道在內(nèi)的中國高速鐵路建設(shè)快步走向世界，展示出了美好的前景。
　　隨著中國高鐵快速走向世界，在未來的幾年到幾十年中，在中國，在東南亞，在非洲，在歐美……在中國高鐵伸展的地方，都將出現(xiàn)中鐵隧道集團建設(shè)者的身影，為中國穿江越海隧道建設(shè)創(chuàng)造輝煌。 

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