長(zhǎng)江下游，江陰水面，百舸爭(zhēng)流、絡(luò)繹不絕。水下54米深處，一條“巨龍”橫跨南北，連接長(zhǎng)江兩岸。這條長(zhǎng)約6.4公里的“巨龍”，正是主體結(jié)構(gòu)剛剛完工的江陰靖江長(zhǎng)江隧道。

2023年2月，該隧道施工過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)突遭意外無(wú)法繼續(xù)向前推進(jìn)，導(dǎo)致原計(jì)劃單向掘進(jìn)的工程方案難以為繼。面對(duì)突如其來(lái)的變故，中交一公局集團(tuán)隧道局建設(shè)團(tuán)隊(duì)思慮再三，決定挑戰(zhàn)一條此前未曾設(shè)想過(guò)的道路——從江對(duì)岸重新始發(fā)一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)，讓兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在滾滾長(zhǎng)江深處“握手”對(duì)接。

“歷時(shí)兩年多，我們先后攻克了精準(zhǔn)對(duì)接、凍結(jié)控水、精細(xì)拆解等施工難題，讓這一突破常規(guī)思維的施工方案最終成為現(xiàn)實(shí)。”中交一公局集團(tuán)專業(yè)總工程師姚占虎告訴科技日?qǐng)?bào)記者，江陰靖江長(zhǎng)江隧道主體結(jié)構(gòu)完工，標(biāo)志著我國(guó)成功突破了高水壓強(qiáng)滲透軟土地層大直徑盾構(gòu)江底對(duì)接的世界級(jí)難題。

“針尖對(duì)麥芒”

“當(dāng)時(shí)隧道已經(jīng)在江底掘進(jìn)了3.2公里，突然停住前進(jìn)不了，剩下1.7公里大家不知道該怎么辦。”迷茫、無(wú)助，籠罩著江陰靖江長(zhǎng)江隧道項(xiàng)目經(jīng)理梁玉強(qiáng)和建設(shè)團(tuán)隊(duì)。

面對(duì)這一國(guó)內(nèi)外罕見(jiàn)的“江底困局”，建設(shè)團(tuán)隊(duì)沒(méi)有被困難擊垮，大家開始集思廣益，研提方案：重新選線新建一條隧道？或是江面打豎井接收？這些方案對(duì)“黃金”水道影響太大。

“能否采用盾構(gòu)對(duì)接方式，再造一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)迎面對(duì)上！”就在大家一籌莫展之際，姚占虎和團(tuán)隊(duì)提出了這一構(gòu)想。

“該方案雖然極具挑戰(zhàn)，但預(yù)期收效最為顯著。”姚占虎和團(tuán)隊(duì)逐漸將目光鎖定至江底盾構(gòu)對(duì)接方案上。隨后，中交集團(tuán)也統(tǒng)籌內(nèi)外部力量，邀請(qǐng)中國(guó)工程院院士錢七虎領(lǐng)銜的多位院士專家對(duì)方案進(jìn)行論證。

“反復(fù)論證后，大家都認(rèn)為這是最佳方案，但最開始心里都沒(méi)底。”項(xiàng)目常務(wù)副經(jīng)理兼總工程師張雷記得，彼時(shí)，有數(shù)位院士參加的大范圍論證會(huì)就開了6次，參建各方全員參與的論證會(huì)則有幾十次。

一次次討論，一次次驗(yàn)證，大家的信心逐漸建立起來(lái)。2023年冬天，另一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)從對(duì)岸始發(fā)，向著目標(biāo)緩緩前進(jìn)。

“對(duì)接最大的難點(diǎn)是，在高壓富水流砂地層暗流涌動(dòng)的地質(zhì)環(huán)境下，如何讓新的盾構(gòu)機(jī)找準(zhǔn)方向。”姚占虎解釋說(shuō)，地層的不均勻性使得盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中容易發(fā)生姿態(tài)變化，高水壓則對(duì)測(cè)量設(shè)備和盾構(gòu)機(jī)的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，稍有偏差，就可能導(dǎo)致對(duì)接失敗。

要讓兩個(gè)開挖直徑達(dá)16米的龐然大物，在如此復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)對(duì)接，難度堪比“針尖對(duì)麥芒”。這要求對(duì)盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)必須足夠精確。為此，團(tuán)隊(duì)想方設(shè)法“編織”出一張精密監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

“我們打造出相向掘進(jìn)可視化系統(tǒng)，給盾構(gòu)機(jī)裝上了攝像頭和各類傳感器，實(shí)時(shí)采集掘進(jìn)數(shù)據(jù)和周圍環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)過(guò)程的全方位監(jiān)控。”張雷介紹，團(tuán)隊(duì)還采用“同側(cè)交叉雙導(dǎo)線”等測(cè)量技術(shù)，利用全站儀等測(cè)量設(shè)備對(duì)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握位置和姿態(tài)信息。

時(shí)間來(lái)到2024年夏天，兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入對(duì)接關(guān)鍵時(shí)刻，監(jiān)控畫面上，象征對(duì)接目標(biāo)的“十字”靶心逐漸重合。“當(dāng)時(shí)感覺(jué)我們是在操縱航天器與空間站對(duì)接。”張雷坦言，那一刻時(shí)間仿佛放慢了腳步，緊張得連空氣都幾乎凝固。

監(jiān)控室里，技術(shù)人員密切監(jiān)測(cè)刀盤扭矩值等核心參數(shù)變化；中心倉(cāng)內(nèi)，聽(tīng)聲人員全神貫注，不放過(guò)任何一絲異常聲響。

突然，中心倉(cāng)內(nèi)的刀盤異響頻率驟然升高，聽(tīng)聲人員迅速抄起對(duì)講機(jī)大喊：“有聲音了！”技術(shù)人員立即仔細(xì)查看盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)及推進(jìn)數(shù)據(jù)，當(dāng)即判斷：對(duì)上了！

“系統(tǒng)顯示，水平誤差0毫米，垂直誤差2毫米，我們成功了！”顧不得身上早已被汗水浸透，張雷和同事們激動(dòng)地鼓掌、擁抱。對(duì)接精度遠(yuǎn)低于最初10厘米的誤差設(shè)計(jì)，超出了所有人的想象。

“冰針筑屏障”

對(duì)接成功只是第一步。在兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)外側(cè)，是蠢蠢欲動(dòng)、富含地下水的軟土地層。要在對(duì)接段開展后續(xù)施工，就必須控制住暗流涌動(dòng)的地層，否則一旦透水，后果不堪設(shè)想。

“控制水最好的辦法之一就是凍結(jié)。”中國(guó)工程院院士陳湘生對(duì)建設(shè)團(tuán)隊(duì)提出的非對(duì)稱凍結(jié)法進(jìn)行系統(tǒng)論證后表示認(rèn)可。該方法的基本路徑是分階段、按區(qū)域從盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部向外打出300多根凍結(jié)管，對(duì)富含水分的地層進(jìn)行降溫冷凍，使其凝固成一道堅(jiān)固的“冰封屏障”，確保后續(xù)對(duì)接段施工安全。

理論設(shè)計(jì)可行，成敗關(guān)鍵在于施工。

“凍結(jié)產(chǎn)生的一大問(wèn)題是凍脹。”項(xiàng)目副經(jīng)理任艷武告訴記者，水冷凍后會(huì)帶來(lái)體積膨脹，300多根凍結(jié)管引起的水土膨脹不容小覷，會(huì)對(duì)盾構(gòu)機(jī)和隧道造成擠壓。因此，要實(shí)現(xiàn)完美的凍結(jié)效果，凍結(jié)管必須“指哪打哪”，不能有偏差，否則凍結(jié)范圍和過(guò)程超出設(shè)計(jì)，仍然可能帶來(lái)極大危害。

盾構(gòu)機(jī)外殼是80毫米厚的高強(qiáng)度鋼板，團(tuán)隊(duì)仿真模擬后確定363個(gè)鉆孔點(diǎn)位，每個(gè)孔都有固定的鉆入角度，且偏差不能超過(guò)0.9度，以確保伸出的凍結(jié)管可以精準(zhǔn)無(wú)誤到達(dá)指定方位。

通往目標(biāo)的道路沒(méi)有捷徑可走，耐心細(xì)致、精益求精是唯一選擇。

為了確保鉆孔取芯成功，團(tuán)隊(duì)制作了1∶1的盾體模型，并組織參建人員進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)45天的模擬培訓(xùn)，對(duì)鉆孔刀具的選型、鉆孔參數(shù)的調(diào)整以及實(shí)操技能進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化和訓(xùn)練。“其實(shí)模擬演練中也有意外發(fā)生，但我們不斷總結(jié)應(yīng)對(duì)措施，確保萬(wàn)無(wú)一失。”任艷武把這個(gè)過(guò)程比作考前模擬，“錯(cuò)題本”積累了厚厚一摞，只為實(shí)操時(shí)的滿分答卷。

“大考”來(lái)臨，鉆管穿透金屬外殼的聲音在江底徹夜響起。操作人員膽大心細(xì)，憑借此前模擬中積累的經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)計(jì)，穩(wěn)妥緩慢推進(jìn)。

終于，前后歷時(shí)5個(gè)多月，363個(gè)鉆孔取芯圓滿完成，孔口角度偏差全部控制在0.2度以內(nèi)，遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)方案。

交織的凍結(jié)管路如同一支支“冰針”深扎地層，筑起一道厚3.9米、平均溫度穩(wěn)定在-13℃的堅(jiān)固“屏障”，守護(hù)對(duì)接段施工安全無(wú)虞。

“螞蟻搬巨龍”

施工環(huán)節(jié)來(lái)到了后期最為關(guān)鍵的一步——拆解并運(yùn)出盾構(gòu)機(jī)。“此前單個(gè)盾構(gòu)機(jī)作業(yè)完成后，可直接從地面拆解并吊裝運(yùn)走，但現(xiàn)在我們面臨的是‘兩頭堵’難題。”梁玉強(qiáng)介紹，兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)互相堵住了對(duì)方的去路，將它們運(yùn)出江底成為最后的挑戰(zhàn)。

對(duì)接段外側(cè)，是-13℃的凍結(jié)土體；對(duì)接段內(nèi)部，則上演著鋼與火的較量。

由于兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)均已無(wú)法吊裝出井，因此只能對(duì)其進(jìn)行洞內(nèi)切割拆解。“高強(qiáng)度的切割焊接會(huì)產(chǎn)生大量熱量，有可能會(huì)影響到外面剛剛形成的冷凍土體。”在大面積切割焊接作業(yè)中，梁玉強(qiáng)時(shí)刻關(guān)注著切割焊接熱量的散發(fā)與冷凍管內(nèi)冷媒的輸入，二者必須維持平衡，才能確保冷凍體不受切割焊接所產(chǎn)生的熱量影響。

另一方面，由于隧道內(nèi)部空間有限，大型機(jī)械無(wú)法直接進(jìn)入，所有切割、運(yùn)輸工作都需要人工完成。“整個(gè)隧道的切割量在2000噸左右，但受制于空間，我們要將其切割成2000多個(gè)小塊才能往外運(yùn)輸。”梁玉強(qiáng)說(shuō)。

“冰火兩重天”在隧道內(nèi)上演，一雙雙結(jié)冰又融化的手套見(jiàn)證著團(tuán)隊(duì)的辛勞，兩臺(tái)重達(dá)數(shù)千噸的盾構(gòu)機(jī)在他們的雙手中被一點(diǎn)點(diǎn)拆解、運(yùn)出，猶如“螞蟻搬家”。

2025年3月26日，張雷對(duì)這個(gè)日子印象深刻。那一天，江底對(duì)接段首層貫通，兩側(cè)施工團(tuán)隊(duì)順利會(huì)師，在江底完成“極限握手”。

隨著后續(xù)內(nèi)部混凝土填充、320噸盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)翻身運(yùn)出等一系列施工節(jié)點(diǎn)圓滿完成，2025年11月29日，隧道主體結(jié)構(gòu)完工，江陰靖江長(zhǎng)江隧道全面貫通，整個(gè)施工過(guò)程未發(fā)生任何安全事故。從發(fā)生意外到完美應(yīng)對(duì)，團(tuán)隊(duì)用精湛過(guò)人的技術(shù)和突破常規(guī)的勇氣，實(shí)現(xiàn)了世界隧道工程建設(shè)領(lǐng)域的一次歷史性突破。

“成功打贏這場(chǎng)盾構(gòu)施工遭遇戰(zhàn)，標(biāo)志著我國(guó)地下工程技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。”陳湘生對(duì)該項(xiàng)目給予高度認(rèn)可。江陰靖江長(zhǎng)江隧道預(yù)計(jì)2026年中全面建成通車，多位院士專家評(píng)價(jià)認(rèn)為，該工程為行業(yè)提供了一整套可復(fù)制、可推廣的復(fù)雜地層跨江越海隧道建設(shè)范本，對(duì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)外大深度、大斷面、長(zhǎng)距離盾構(gòu)隧道技術(shù)發(fā)展，以及跨江越海超級(jí)工程建設(shè)具有重要實(shí)踐意義。