霍伟 林凤 科技日报记者 金凤
在繁忙的早高峰时段，如果被一辆火车拦住去路，无疑会给市民们带来额外的出行压力。
南京城内，宁芜铁路沿线的居民每天都要面临这样的难题。如今，这一局面将得到改善。
近日，在南京南站附近，宁芜铁路扩能改造工程南京南隧道始发井，钢铁巨兽“宁芜号”盾构机刀盘转动，开启隧道盾构施工阶段。
“隧道盾构作业区位于南京城市核心区，沿线地下管线复杂，沿途还穿越泥质砂岩、砂岩等地层，具有水域多、地表和地下环境复杂等特点。尤其是盾构机下穿秦淮新河段，最浅覆土仅有2.6米，是目前国内盾构工程遇到的最浅覆土层，这对施工提出了风险和挑战。”中铁十四局宁芜铁路项目二分部负责人付款峰说。
扩能外绕，穿城铁路迁入地下
宁芜铁路的前身是始建于1935年的江南铁路。作为长三角地区的国家铁路线，宁芜铁路承担着重要的客货运输任务，曾是中国最繁忙的单线铁路之一。
随着南京城市的发展，人口不断聚集，宁芜铁路沿线已经从过去的农田荒地逐步变为连片密集的城市发展地区。该铁路的南京沧波门站至古雄站段，更是现南京城区的中心地带。
2014年10月以后，宁芜铁路在城中段主要通行货运列车，给市民的生活带来诸多困扰。宁芜铁路不仅将南京“切割”开来，也切割了所有跨铁路两侧的城市道路，形成了要靠信号灯或者人工看管的众多平交道口，严重影响了沿线区域几十万居民的日常出行。在这种情况下，铁路改线显得尤为迫切。
付款峰介绍，经过多年的研究论证，2022年年底，宁芜铁路扩能改造工程全面开工。其中沧波门站至古雄站段为新建外绕改线工程，线路长29.7公里，该新建线路将使宁芜铁路绕开中华门等南京主城核心区，解决了长期以来铁路穿城而过给南京带来的噪音干扰、环境污染、交通拥堵等问题。
在这段新建外绕改线工程中，长度约14.4公里的南京南隧道由中铁十四局负责施工，其中约2.4公里的段落采用盾构法施工，是隧道施工的重点控制区间。
盾构机攻克最难作业区间
针对南京南隧道盾构段地质环境复杂、施工难点多、安全风险高、技术条件复杂等特点，项目建设管理单位——合肥铁路枢纽工程建设指挥部，协同中铁十四局等参建单位，联合中国铁建重工集团为南京南隧道盾构段掘进施工，量身打造了一台土压平衡盾构机——“宁芜号”。
“宁芜号”的开挖直径9.33米，整机总长132米，重量约1375吨，总装机功率4305千瓦。研发团队对盾构机的刀盘结构、刀具布置、渣土运输、开挖控制、盾尾检测等方面进行性能提升，并应用开挖仓可视系统、盾尾刷磨损检测系统等多项先进智能技术，以控制盾构施工风险、提升掘进效率。
中铁十四局宁芜铁路项目二分部盾构经理张凡军表示，值得注意的是，宁芜铁路南京南隧道下穿秦淮新河段为重点控制风险点，最浅覆土仅有2.6米，是目前国内盾构工程遇到的最浅覆土层。“宁芜号”在掘进过程中，还将与S3号地铁线长距离并行，最小间距仅8.4米，位移超限控制要求高。“宁芜号”的接收井位于韩府山，距离京沪高铁既有线仅有3.5米。由于吊装拆解风险高，接收井不仅是盾构的控制重点，也是全线的控制性节点。
“掘进过程中，我们将应用多年来在穿越城市核心区大盾构隧道施工中所掌握的微扰动精准穿越、特殊复杂地层安全掘进、隧道智能监控等关键技术，对掘进过程中的周边环境、地质变化等进行实时监控分析，及时调整盾构掘进参数、速度等，确保稳步推进。”张凡军表示，盾构机在下穿风险源过程中，还将提前进行下穿试验，根据实际土体情况动态调整掘进参数，确保盾构掘进“零扰动、零干预”。
张凡军介绍，下穿秦淮新河区间，由于最浅覆土不到盾构直径的1/3，中铁十四局建设团队将采用河底换填混凝土的方式加固断面，同时在隧道内增加钢筋混凝土内衬以满足隧道在水下的抗浮要求。盾构掘进前，团队还将对河底换填浇筑的密实性和完整度进行检测，质量合格后再掘进，以保障盾构施工和秦淮新河的安全。
