本報(bào)記者 李心萍

2005年，“萬(wàn)里長(zhǎng)江第一隧”——武漢長(zhǎng)江隧道江南始發(fā)井正式開挖，拉開我國(guó)以隧道穿越長(zhǎng)江的序幕。

2025年，“萬(wàn)里長(zhǎng)江高鐵第一隧”——渝廈高鐵重慶菜園壩長(zhǎng)江鐵路隧道盾構(gòu)段近日順利貫通。

從長(zhǎng)江中下游到上游，從公路到地鐵、高鐵隧道，萬(wàn)里長(zhǎng)江，多條隧道穿越，見(jiàn)證水下盾構(gòu)技術(shù)躍遷。

以毫米級(jí)精度掘進(jìn)

高鐵隧道成功穿越長(zhǎng)江

重慶菜園壩長(zhǎng)江鐵路隧道，中國(guó)高鐵首次穿越長(zhǎng)江，難度何在？

隧道全長(zhǎng)約11.9公里，連接重慶渝中區(qū)與南岸區(qū)，需穿越“山、城、水、江”4種環(huán)境。其中，“山”“城”“水”分別是重慶長(zhǎng)江南岸的銅鑼山山脈、重慶市區(qū)和翠云水庫(kù)等4處水體。

“江”，則是長(zhǎng)江主航道。隧道穿江段長(zhǎng)度僅1282米，但泥巖砂巖變化反復(fù)，節(jié)理裂隙帶多，最小覆巖厚度僅10米。

建成這樣一條超高難度隧道，對(duì)盾構(gòu)裝備與施工工藝要求很高。

裝備上，使用我國(guó)自主選型設(shè)計(jì)的大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)——“長(zhǎng)江號(hào)”盾構(gòu)機(jī)。

這臺(tái)直徑12.66米，總長(zhǎng)142米，總重量約3500噸的巨無(wú)霸，配備開挖倉(cāng)高精度氣液壓力平衡控制系統(tǒng)，能精準(zhǔn)調(diào)節(jié)盾構(gòu)機(jī)開挖面壓力，頂住前方巨大的水土壓力，保證隧道掘進(jìn)安全。

“穿江，難就難在頂住高深度帶來(lái)的強(qiáng)水壓。”中鐵十四局項(xiàng)目盾構(gòu)負(fù)責(zé)人吳君才說(shuō)，隧道最深處水壓達(dá)0.93兆帕，一旦開挖倉(cāng)壓力沒(méi)控制好，江水和泥沙隨時(shí)可能涌進(jìn)盾構(gòu)機(jī)。平衡控制系統(tǒng)，就像給“長(zhǎng)江號(hào)”裝上智能調(diào)壓閥，控制精度達(dá)0.01兆帕。

工藝上，創(chuàng)新應(yīng)用隧道軸線精準(zhǔn)控制、盾構(gòu)智能管控等技術(shù)。

“智能管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并與公司南京總部的盾構(gòu)智慧管控中心進(jìn)行云端多方協(xié)同管理，確保盾構(gòu)機(jī)精準(zhǔn)導(dǎo)航和掘進(jìn)?！敝需F十四局項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工負(fù)責(zé)人王健介紹，“長(zhǎng)江號(hào)”以毫米級(jí)精度穿越了高速公路、文物建筑、長(zhǎng)江航道、軌道交通、高層樓群等16處風(fēng)險(xiǎn)源。

隧道施工5年，地下施工熱火朝天，地上車流穿行如常，人們絲毫不覺(jué)，這是為何？

“盾構(gòu)機(jī)的組裝和始發(fā)是在重慶南山149米深的洞室內(nèi)，穿越城區(qū)和長(zhǎng)江后，在山體的洞室完成接收，全程‘隱匿行蹤’。”王健解釋，這是國(guó)內(nèi)首個(gè)洞內(nèi)完成盾構(gòu)機(jī)組裝、始發(fā)、接收、拆解全流程作業(yè)的高鐵大直徑盾構(gòu)項(xiàng)目。

隧道全線貫通后，重慶站與重慶東站將實(shí)現(xiàn)快捷貫通，渝湘高鐵、渝萬(wàn)高鐵成功引入中心城區(qū)的重慶站。

從無(wú)到有、從有到優(yōu)

盾構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展

水下隧道施工難，被稱為“刀尖上的舞蹈”。長(zhǎng)江江底是厚厚的淤泥、松軟的沙層、堅(jiān)硬的巖石、交錯(cuò)并存的破碎帶，施工難度更大。

全國(guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師、中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院總工程師肖明清介紹，水下修建隧道有4種常見(jiàn)技術(shù)，沉管法、鉆爆法、圍堰明挖法、盾構(gòu)掘進(jìn)法。

盾構(gòu)掘進(jìn)法，是用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道掘進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)邊掘進(jìn)邊拼裝管片，實(shí)現(xiàn)隧道一次性完整成型。“在江底挖掘過(guò)江隧道，盾構(gòu)法相對(duì)經(jīng)濟(jì)、安全，且施工時(shí)對(duì)周圍環(huán)境影響較小?！毙っ髑逭f(shuō)。

因此在當(dāng)年，武漢長(zhǎng)江隧道的開掘選擇了盾構(gòu)掘進(jìn)法。

“當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)只在上海黃浦江修建了幾座水下隧道，其地質(zhì)條件、水壓力、掘進(jìn)長(zhǎng)度等均無(wú)法與武漢長(zhǎng)江隧道比擬?！毙っ髑寤貞?，那時(shí)，我國(guó)不僅缺乏技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)，而且大型盾構(gòu)機(jī)完全依賴進(jìn)口。

艱苦求索，摸索前行。2008年，武漢長(zhǎng)江隧道建成通車；2009年，同樣采用盾構(gòu)施工法的南京長(zhǎng)江隧道實(shí)現(xiàn)雙線貫通，中國(guó)水下盾構(gòu)技術(shù)迅速發(fā)展、成熟。

“南京長(zhǎng)江隧道是當(dāng)時(shí)長(zhǎng)江流域已建成和正在建設(shè)的超大型盾構(gòu)隧道中地質(zhì)條件最復(fù)雜、技術(shù)難題最多和施工風(fēng)險(xiǎn)最大的工程?！敝袊?guó)工程院院士、南京長(zhǎng)江隧道專家委員會(huì)主任錢七虎說(shuō)，南京長(zhǎng)江隧道的建成，標(biāo)志著我國(guó)超大直徑盾構(gòu)隧道施工取得重大突破。

隨后，憑借技術(shù)安全、穿越高效的優(yōu)勢(shì)，大盾構(gòu)穿越長(zhǎng)江的方案在過(guò)江通道建設(shè)中逐漸嶄露頭角。

“我們先后承建長(zhǎng)江大盾構(gòu)隧道16座，順利完成一批超大直徑、超長(zhǎng)距離、超高水壓的重大工程?！敝需F十四局大盾構(gòu)專家陳健說(shuō)。

如今，以隧道方式穿越長(zhǎng)江，已是尋常。在長(zhǎng)江上中下游，已有近30項(xiàng)建成、在建的10米級(jí)以上過(guò)江隧道工程。

長(zhǎng)江中游，從首條穿越長(zhǎng)江地鐵隧道——武漢地鐵2號(hào)線，到4號(hào)、7號(hào)、8號(hào)線，武漢地鐵多次穿越長(zhǎng)江。

長(zhǎng)江下游，從南京長(zhǎng)江隧道到蘇通GIL綜合管廊長(zhǎng)江隧道，從公路到特高壓，盾構(gòu)隧道持續(xù)拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，開創(chuàng)特高壓輸變電工程穿越江河湖海等大面積水域新模式。

長(zhǎng)江入海口，世界最長(zhǎng)公路水下盾構(gòu)隧道——海太長(zhǎng)江隧道，“江海號(hào)”盾構(gòu)機(jī)正以每天16米的速度穩(wěn)步掘進(jìn)。

不僅是長(zhǎng)江隧道，越來(lái)越多沿海沿江城市，在修建公路、鐵路、城市地鐵、綜合管廊等越海穿江穿河通道時(shí)，也選擇“隧道下穿”形式。“我國(guó)已全面掌握大直徑盾構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)，在這一領(lǐng)域擁有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)?！卞X七虎說(shuō)。

以20年趕超200年發(fā)展

領(lǐng)跑之下競(jìng)爭(zhēng)依舊激烈

20年前，盾構(gòu)機(jī)主要靠進(jìn)口，無(wú)論武漢長(zhǎng)江隧道還是南京長(zhǎng)江隧道，均使用昂貴的進(jìn)口盾構(gòu)機(jī)。

如今，從海太長(zhǎng)江隧道到崇太長(zhǎng)江隧道，都由國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)開掘。我國(guó)盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)以20年趕超西方200年發(fā)展，已能自主研發(fā)設(shè)計(jì)直徑2米至16米盾構(gòu)機(jī)，并贏得海外60%市場(chǎng)份額。

8月5日晚，中鐵工程裝備集團(tuán)自主研制的“中鐵1459號(hào)”盾構(gòu)機(jī)，在江蘇太倉(cāng)港完成裝船，運(yùn)往海外?！斑@是目前我國(guó)出口海外最大直徑盾構(gòu)機(jī)，開挖直徑15.7米，將應(yīng)用于澳大利亞西部港灣項(xiàng)目建設(shè)?！敝需F工程裝備集團(tuán)技術(shù)中心副主任孫志洪說(shuō)。

跟跑，并跑，再到部分領(lǐng)域領(lǐng)跑，國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)優(yōu)勢(shì)漸顯。但行業(yè)企業(yè)也坦言，個(gè)別領(lǐng)域仍有不足。

比如超大直徑盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域?！皹I(yè)界通常把直徑14米及以上盾構(gòu)機(jī)稱為超大直徑盾構(gòu)機(jī)?！睂O志洪介紹，近年來(lái)在國(guó)家各類重大項(xiàng)目支持下，我國(guó)盾構(gòu)機(jī)部件國(guó)產(chǎn)化率已超90%，但超大直徑盾構(gòu)機(jī)部分關(guān)鍵部件仍未完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代。

以大直徑盾構(gòu)機(jī)主軸承為例，雖然多家企業(yè)已具備大直徑軸承設(shè)計(jì)、加工制造、試驗(yàn)檢測(cè)能力，并能生產(chǎn)出6到8米級(jí)的主軸承(適用于12到16米盾構(gòu)機(jī))，但還有待工程搭載應(yīng)用驗(yàn)證。

再如智能化領(lǐng)域。我國(guó)盾構(gòu)機(jī)企業(yè)持續(xù)引入智能化技術(shù)，“實(shí)際應(yīng)用中，我們的智能盾構(gòu)整體技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平?！睂O志洪介紹，“但參照汽車智能駕駛能力水平認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)，離L4級(jí)(高度自動(dòng)駕駛)仍有較大差距?！?/p>

行業(yè)專家表示，制約盾構(gòu)機(jī)行業(yè)大模型發(fā)展的一大瓶頸在于數(shù)據(jù)孤島。當(dāng)前，盾構(gòu)機(jī)行業(yè)數(shù)據(jù)散落在制造企業(yè)、施工單位、業(yè)主等多方主體，再加上行業(yè)數(shù)據(jù)往往涉及制造“秘訣”、施工“秘籍”、管理“訣竅”，難以跨部門調(diào)取、整合、挖掘。

“這需要政府部門、行業(yè)協(xié)會(huì)、企業(yè)共同探索，讓我國(guó)數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)、場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)更好發(fā)揮作用?！敝袊?guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)有關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

《 人民日?qǐng)?bào) 》( 2025年10月11日 03 版)