科技日报记者 雍 黎
近日，随着隧道最后一次掘进施工完成，渝厦高铁重庆菜园坝长江铁路隧道顺利贯通，为渝厦高铁全线通车运营打下坚实基础。这条全长11942米的隧道，是国内首座穿越长江的高铁大直径盾构隧道，更因其集“穿山、穿城、穿江、穿水”于一体的极端复杂性，被誉为“万里长江高铁第一隧”。
作为渝厦高铁全线关键控制性工程，它的贯通标志着我国在复杂地质条件下超大城市中心高铁建设领域取得了又一重大突破。面对重庆“江城合一”的特殊地理环境和近乎苛刻的安全控制标准，建设者依靠一系列自主研发的硬核技术，在百米江底和繁华闹市之下，完成了一场高精度的“地下绣花”。
高铁隧道穿越江城
重庆山高谷深，江面狭窄。要在这样的地理环境中修建一条高铁隧道，无异于在“螺蛳壳里做道场”。
菜园坝长江铁路隧道从重庆站引出，需依次下穿渝中半岛核心区、长江主航道及南岸区，最终接入重庆东站。中铁十四局渝厦高铁重庆段项目负责人刚申富介绍，隧道施工面临着罕见的“四穿”难题：穿山，需应对南山风景区复杂的岩溶与瓦斯地质；穿城，需下穿126栋建筑物，7次穿越运营地铁线，沉降控制要求严；穿江，越江区段长，最大水深约42米，最大水压达0.93兆帕；穿水，需近距离下穿4处水体，最小净距仅14.3米。
“相比常规隧道，这里的每一个技术参数都逼近甚至突破了现有规范的临界点。”中铁二院渝厦高铁重黔段隧道专业负责人陈杨介绍。特别是在长江主航道下方，隧道顶部距江底岩层最小覆岩厚度仅10米，且处于泥岩与砂岩反复交替的复合地层中。0.93兆帕的水压，意味着每平方厘米的隧道壁需承受近10公斤的挤压力，这对盾构机的密封性能、结构强度以及掘进参数的控制精度提出了极致要求。
为了在百米深的水下“啃”动岩石，承建的中铁十四局量身定制了“长江号”盾构机。
这台开挖直径12.66米、总长142米、总重3500吨的“地下巨无霸”，搭载了开挖仓高精度气液压力平衡控制系统。该系统能将开挖面压力波动控制在0.1巴（约0.01兆帕）以内，有效抵消外部高水压，防止江水击穿开挖坑道的掌子面。同时，针对高磨蚀性地层，研发团队对刀盘刀具进行了全面升级，配备多类型滚刀、刮刀共计239把，并对常规镶齿滚刀的合金齿材质进行了陶瓷耐磨焊接处理，显著提升了破岩能力。
除了“啃得动”，还要“稳得住”。穿江段呈“V”字形分布，地势高差带来的水锤效应，极易在停机瞬间产生巨大的压力冲击，导致泥浆管路爆裂。为此，团队在盾构机台车尾部创新设置了半弧形应急防洪板与气动紧急泄压阀，构建了“物理封堵+一键泄压”的双重防线。这一防线可在30秒内完成应急响应，彻底解决高水压环境下的设备安全隐患。
精准控制沉降和振动
隧道在城市的“心脏”地带穿行，不仅要过得了江，更要护得住城。隧道上方是密集的建筑群，最近处距离运营中的地铁隧道仅25米。任何微小的沉降或振动，都可能引发连锁反应。
在施工过程中，项目团队引入了盾构智能管控云平台，实现了掘进参数的实时监控与自动预警。通过大数据算法，系统能自动分析土仓压力、注浆量、推进速度等关键指标，辅助驾驶员进行精准操控，确保了盾构机沿设计轴线“零偏差”前行。
在利用矿山法进行施工的南山段，面对断层破碎带和富水溶洞，团队采用了“三维地质雷达+超前水平钻探”的综合预报手段，提前为山体进行“CT扫描”。“一旦发现异常，立即实施超前注浆加固，在隧道外围形成密实保护壳。现场工人将其形象地称为‘给大山打针’，这极大降低了开挖安全风险。”刚申富介绍。
针对下穿地铁线和老旧建筑的敏感区段，团队摒弃了传统的爆破方式，转而采用“机械开挖+微扰动控制爆破”的组合拳。依托隧道爆破智能设计系统，技术人员利用BIM技术和无人机倾斜摄影构建厘米级数字模型，模拟爆破冲击波的传播路径，优化炮孔布置与起爆顺序。通过毫秒级延时起爆技术，将单次爆破振速严格控制在允许范围内，并通过三维激光扫描仪实时监测地表沉降，动态调整施工参数，最终将沉降值牢牢锁定在毫米级安全红线之内。
随着菜园坝长江铁路隧道的贯通，渝厦高铁重庆枢纽的“任督二脉”被彻底打通。渝黔铁路有限责任公司武隆指挥部指挥长杨智勇表示，该隧道将国家“八纵八横”高铁网中的渝厦通道与沿江通道在重庆母城核心区实现了无缝交会。
这不仅将极大缓解重庆中心城区的交通疏解压力，更将使重庆通过高铁网络向东直抵厦门，向西1小时达成都，向北连接西安，向南辐射华南，进一步强化成渝地区双城经济圈与长江中游城市群、海峡西岸经济区的联系。
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