科技日報記者 矯陽

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2023年6月28日上午，歷經(jīng)2年地下掘進，由北京市首都公路發(fā)展集團建設(shè)，中鐵十四局施工的“京華號”終于順利抵達終點，標志著北京東六環(huán)改造工程西線隧道順利貫通。

中鐵十四局供圖

北京東六環(huán)改造工程南起京哈高速立交，北至潞苑北大街，路線全長約16公里。其中，入地改造約7.4公里，采用盾構(gòu)法施工，是我國最長盾構(gòu)高速公路隧道，為交通運輸部2022年科技示范工程。

自2021年5月始發(fā)以來，“京華號”歷經(jīng)2年地下掘進，先后攻克盾構(gòu)淺覆土始發(fā)、盾構(gòu)機高風(fēng)險吊裝、長距離穿越高致密砂層等11項技術(shù)難題，順利穿越京哈鐵路、北京城市副中心綜合交通樞紐等風(fēng)險源，并創(chuàng)造了單月進尺542米的掘進紀錄，申報研發(fā)工法、專利等23項。

首臺16米級盾構(gòu)機，性能處國際領(lǐng)先

北京東六環(huán)改造工程盾構(gòu)隧道設(shè)計為分離式雙洞布置，每洞3車道，分上中下三層。上層為排煙通道、中間層為行車通道、下層為疏散救援通道。

“隧道直徑15.4米，最大埋深75米，是北京市埋深最大的地下隧道，具有超大直徑、超長距離、超深覆土、超敏感環(huán)境等施工難點。”中鐵十四局北京東六環(huán)項目負責(zé)人孫旭濤說，工程建設(shè)需要開挖直徑達16米的超大直徑盾構(gòu)機。

憑借豐富的大直徑盾構(gòu)施工經(jīng)驗，中鐵十四局集團聯(lián)合鐵建重工，為項目量身定制了超大直徑盾構(gòu)機“京華號”，最大開挖直徑達16.07米，整機長150米，總重量4300噸，是我國迄今研制的最大直徑泥水平衡盾構(gòu)機。

“京華號”配備第四代常壓換刀、伸縮主驅(qū)動、高效大功率泥水環(huán)流系統(tǒng)等多項核心技術(shù)，使隧道掘進作業(yè)轉(zhuǎn)變成安全、高效的綠色施工模式，標志著我國在超大直徑盾構(gòu)領(lǐng)域達到世界領(lǐng)先水平。

同步雙液注漿，地層沉降控制在毫米級

一路走來，“京華號”經(jīng)受了多重考驗，成功穿越了55處風(fēng)險源，地層沉降控制在毫米級。

連續(xù)穿越京哈鐵路、在建北京副中心站兩大風(fēng)險源，是“京華號”掘進的最深區(qū)域。“地下埋深達75米，承壓水水頭達0.8兆帕，穿越長度達207米，地下水位高、地質(zhì)土層密實、滲水性強，需長距離不停機施工，是全線最大風(fēng)險區(qū)。”中鐵十四局東六環(huán)項目盾構(gòu)經(jīng)理孫長松說。

“京華號”在研發(fā)和施工應(yīng)用中，項目團隊在國內(nèi)首創(chuàng)超大直徑泥水盾構(gòu)同步雙液注漿技術(shù)。“傳統(tǒng)的同步注漿采用水泥單液漿，凝固時間長、流失量大，難以有效控制管片上浮。”孫旭濤說，“‘同步雙液注漿技術(shù)’，漿液固結(jié)時間從8小時縮至1小時，快速達到強度，在管片外圍形成一層‘銅墻鐵壁’。”

該技術(shù)將整條隧道管片的沉降控制在3毫米內(nèi)，實現(xiàn)了對地面建筑物的零擾動，填補了我國盾構(gòu)隧道同步雙液注漿的技術(shù)空白。

搭建“云上隧道”，盾構(gòu)掘進“耳聰目明”

走進中鐵十四局北京東六環(huán)改造工程項目工地，一整面墻的超大電子屏幕上，顯示著建筑信息管理平臺、“京華號”盾構(gòu)監(jiān)測、現(xiàn)場監(jiān)控視頻、應(yīng)急響應(yīng)、進度產(chǎn)值、氣象預(yù)警、第三方監(jiān)測、現(xiàn)場工作管理等信息。

專為“京華號”開發(fā)的盾構(gòu)機智能預(yù)警與輔助駕駛平臺，實現(xiàn)了盾構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)預(yù)警、導(dǎo)向智能糾偏、刀具智能感知及大數(shù)據(jù)輔助決策，形成了井下終端駕駛、地面遠程駕駛、智能輔助駕駛等多層控制體系，確保隧道施工安全與工效。

“通過這一平臺，盾構(gòu)機的推力、行程甚至分區(qū)壓力，都能一覽無余。”中鐵十四局北京東六環(huán)項目總工程師楊哲表示，當盾構(gòu)機出現(xiàn)掘進異常情況，平臺還可以進行實時預(yù)警，并將預(yù)警信息通過手機短信推送給主要管理人員。

2022年4月，北京東六環(huán)工程成功入圍北京市首批智慧工地試點項目名單。

東六環(huán)改造工程完成后，地面原有六環(huán)路將建成城市公園，預(yù)計增加綠化面積約50公頃。原東六環(huán)車流將在地下隧道通過，將過境貨運交通疏導(dǎo)至外圍高速公路系統(tǒng)。同時，城市副中心12條規(guī)劃道路、5條現(xiàn)狀道路將實現(xiàn)東西向貫通，加強東六環(huán)兩側(cè)組團之間的交通聯(lián)系，有效縫合城市，讓通州城區(qū)與城市副中心行政辦公區(qū)融為一體。

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