——中铁十四局北京东六环改造工程打造大盾构施工新标杆
梁栋方 李桂香
《
中国铁道建筑报
》（
2023年06月30日
2
版）
本报记者 梁栋方 通讯员 李桂香
北京天安门广场向东20公里，千年大运河北首，北京城市副中心通州正拔节生长，日新月异。
6月28日上午，经过700多个日夜的安全高效掘进，国产最大直径盾构机“京华号”破洞而出，到达北京城市副中心土桥北侧接收井。至此，由中铁十四局承建的北京东六环改造工程隧道西线顺利贯通，我国最长盾构高速公路隧道雏形初现。
“盾”起京华，精工“掘”技。中铁十四局建设者牢记习近平总书记在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会和中国科学技术协会第十次全国代表大会上的讲话精神，勇闯科技“无人区”，将中国大盾构隧道建造水平不断推向新高度。
“智”造重器破难题
展开北京城市副中心地图，贯穿南北的东六环高速公路如同一把“尺子”，把城市一分为二。有11条规划道路、5条现状道路被东六环路阻隔，无法实现东西向贯通，阻碍城市发展。
东六环入地改造成为缝合城市空间的“破题一笔”。全长约16公里的北京东六环改造工程，分为直接加宽段和入地改造段。其入地改造段约7.4公里采用盾构隧道形式。“这段要‘入地’的高速公路隧道，是北京市埋深最大的地下隧道，具有超大直径、超长距离、超深覆土、超敏感环境等施工难点。”在展厅立体沙盘前，项目负责人孙旭涛介绍道。
工欲善其事，必先利其器。面临挑战，必须要有全球领先的科技水平和装备制造。依托以往应用成熟的大直径盾构机自主设计与系统集成技术，中铁十四局联合铁建重工用时9个月量身打造了国产最大直径盾构机“京华号”。
这台涂有京剧脸谱图案、最大开挖直径达16.07米的钢铁巨龙身上有诸多先进技术。研发人员对整机耐磨性及承压性均进行了重点设计，为之配备了更高效的第四代常压换刀技术、伸缩主驱动、高效大功率泥水环流系统等多项核心技术。在第四代常压换刀技术的加持下，施工安全更有保障，换刀效率大幅提高，操作流程更为便捷。
中国盾构隧道施工技术引领着中国装备制造的发展和进步。从有什么装备干什么活儿，到为隧道量身定制盾构机，得益于建设者在盾构施工中积累的丰富经验和技术参数。“京华号”集多种核心技术于一身，推动了盾构施工进入新的里程。
稳步潜行筑坦途
近7400米的穿越之旅，看似波澜不惊，背后却困难重重。
在项目盾构经理孙长松的办公室墙壁上，一张画满各种标记的风险源示意图格外显眼：隧道要连续下穿通燕高速、京哈铁路、地铁6号线等交通线以及河流总计55处风险源，无异于用“擀面杖”绣花。在建北京城市副中心站是亚洲最大交通枢纽，地下水极其丰富。盾构机在地下71米处下穿该枢纽，就像承受着水土压力在一个巨大水盆下施工，而且要不停机掘进203米。
在穿越施工前，掘进团队选取工程地质、水文地质等条件与下穿区间相仿的100米区域作为试验段，模拟盾构下穿施工，加密地面监测，精准确定盾构机掘进参数。掘进过程中，作业人员24小时值守，制备优质泥浆，严格控制盾构掘进姿态并及时纠偏，确保了“零沉降”穿越。
有了“金刚钻”还要“金钟罩”。常规的盾构隧道施工同步注浆采用的是水泥单液浆，凝固时间较长、流失量大，不能及时有效控制管片浮动。为攻克这一难题，中铁十四局在国内首创超大直径泥水盾构同步双液注浆技术。
掘进团队组织上千次参数试验、配比试验、原型试验，最终将双液注浆技术成功应用于施工实践。与传统浆液相比，双液浆固结时间从8小时缩短到1小时，能在30分钟内形成早期强度，为隧道管片提供更加坚固的“金钟罩”。以中国工程院院士钱七虎为组长的专家组一致认为，该技术填补了我国超大直径泥水盾构隧道同步双液注浆的空白。
今朝乘风起京华。攻克11项技术难题的“京华号”，创造了16米级盾构机单月进尺542米的掘进纪录。工程项目也被交通运输部列为“平安百年品质示范工程”“科技示范工程”。
升级管理树标杆
施工现场护栏围杆光洁如新，仓库物资分类摆放、整齐有序，现场作业机具、材料收纳整齐……走进隧道，干净整洁的场地让人眼前一亮。这是项目部推行“整理、整顿、清扫、清洁、素养”5S管理的结果。
5S管理在没有增加额外人工成本的前提下，大大提升了施工工效，成功实现“现场管理工厂化、文明施工常态化”。这也是项目累计迎接37800余人次参观，而不耽误施工的密码。
项目部不断探索与推进信息化管理，着力打造大直径盾构施工智慧工地、标杆项目。在项目智慧管控中心，轻点鼠标，管片的生产、运输、拼装场景，盾构机的推力、累计进尺等数据都能一览无余。“通过这面大屏，可以全面感知、收集、处理、分析工地现场的相关数据和信息，经过数字化、智慧化的方式，实现工地现场生产作业协调、协同。”项目总工程师杨哲介绍，项目利用物联网、人工智能及大数据等新一代信息技术结合，运用BIM模型、智能工程管理系统等，提高项目决策的科学性、施工生产的可控性和安全性。
此外，该项目还开发了盾构智能预警与远程智能驾驶平台，实现了盾构关键参数预警、导向智能纠偏、刀具智能感知及大数据辅助决策，形成了井下终端驾驶、地面远程驾驶、智能辅助驾驶等多层控制体系，引领了盾构智能建造趋势。
从遁地掘进到破壁出洞，中国大盾构隧道建造的王牌之师驾驭国之重器在地下潜行近7400米，精工细琢，勇往直前，最终迎来光明。这条由3668环管片组成的智慧隧道，打通了首都北京城市发展的大动脉，也掀开了中国超大直径盾构隧道施工的崭新一页。