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、一颗螺栓，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，南京市江心洲污水收集系统二通道建设工程（穿越夹江段）隧道顺利贯通，这也标志着国内首创的全新盾构施工技术——“新型承插式管片＋双液同步注浆＋双道止水密封垫”成套技术，成功应用于水下隧道施工，为国内盾构掘进智能化拼装提供有力的技术支撑。
隧道升级，污水收集系统有了“第二通道”
江心洲污水处理系统作为南京最大的污水处理系统，始建于20世纪90年代，经过二十多年的投入使用，已是满负荷运转。为更好满足周边城区污水收集、排放需求，加快城市污水处理设施建设，2021年，污水收集系统二通道开建，建成后可将南京主城内每天约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。
“未来大体量、长时间的运营需要，对新建隧道的成型质量、后期维养等都提出更高要求。”项目总工程师单晓波介绍，目前国内盾构隧道结构，基本上采用钢筋混凝土管片配合螺栓构成，由不同类型的螺栓将管片拼装连接，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，可能出现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。
为进一步解决此类问题，南京污水二通道建设打破传统、创新升级，不再使用以往的螺栓固定管片，而是在隧道内直接拼装管片，为国内首次。
突破创新，“去掉螺栓”给江底隧道上“保险”
作为国内最大直径污水盾构过江隧道，盾构施工如何做到滴水不漏？单晓波表示，为了打造“升级版”的污水二通道，中铁十四局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。“也就是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，虽然只是管片设计做了“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”。
“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，这一次无疑是“摸着石头过河”。
凭借着以往成熟的技术经验和技术团队，中铁十四局2021年创新研发的“超大直径泥水盾构同步双液注浆关键技术”为江心洲污水收集系统二通道隧道建设带来“强助攻”。施工过程中，团队不仅在管片壁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，两道防水体系外加同步注双液浆为隧道防渗漏提供双重保障。
精度升级，40万立方污水“穿江”而过
新型管片拼装高精度的要求，对盾构设备的适配性、拼装的精准性都提出“考验”。
在盾构机选型初期，团队结合此前在南京长江五桥夹江隧道穿越同类型粉质黏土和粉砂地层的施工经验，综合后期需围绕新型管片高精度拼装及同步注双液浆技术的应用进行分析，提出了最优的盾构机选型方案——直控式泥水平衡式盾构机。针对新型管片高精度拼装要求，团队还对盾构机拼装机吸盘也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积木，这次我们拿到的新版本却完全没有拼装说明书，全靠重新摸索。”项目盾构经理姚印彬说，从开始28天拼装8环到贯通前期平均45分钟以内拼装1环，团队通过不断地摸索才总结出一套成熟的拼装技巧。
如今，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，不仅提升了拼装手高精度拼装技艺，也提高了盾构掘进智能化拼装水平，将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。
据悉，该工程建成后，可将南京主城内每天约40万立方米的污水直接输送至江心洲污水处理厂，将提升过江通道疏水经济性和现状主通道运行的安全性与可靠性，惠及内秦淮河流域、外秦淮河双桥门至三汊河截留系统以及河西新城区174万居民。（记者武智慧 孙晟宇 张承辰 通讯员林凤 李梦梦）
原标题：“去掉螺栓”做“减法” 国内首创盾构施工技术在宁成功应用