光明日報記者 肖人夫 張青 閆槿 李菲

　　夏末秋初，記者走進北京城市副中心，由中鐵十四局集團承建的北京東六環(huán)改造工程正如火如荼地推進。

　　“環(huán)路將被引入地下，原有道路成為‘高線公園’，不僅給市民帶來綠色空間，還能有效緩解交通擁堵，整合城市空間環(huán)境。”中鐵十四局集團副總經理姜偉介紹。

　　如何“引入地下”，騰出空間？記者來到東六環(huán)改造工程第5標段，一探究竟。

　　　完美盾構：實現(xiàn)工程設計“個性化”

　　“這條盾構隧道長7336米、直徑15.4米，是我國北方直徑最大的盾構隧道。”中鐵十四局大盾構公司總經理陳鵬介紹，隧道采用最大開挖直徑16.07米的國產泥水平衡盾構機進行施工。

　　陳鵬提到的盾構機，就是大名鼎鼎的被譽為“地下蛟龍”的國之重器——“京華號”。（參見光明日報2021年11月1日一版《鋼鐵穿山甲：國產最大直徑盾構機“京華號”》）

　　自2019年12月開工以來，東六環(huán)改造工程已累計取得5個全國紀錄：7個半月完成始發(fā)井主體結構全部封頂、6個半月完成16米級超大直徑盾構機工廠組裝、60天完成盾構機整體組裝調試、兩個半月完成110KV臨時變電站建設并順利通電、“京華號”盾構機單月掘進進尺達542米。

　　成績的取得來之不易。“東六環(huán)改造工程面臨開挖斷面大、地上風險源密集、地下空間環(huán)境復雜、長距離穿越富水高密砂層等多項施工重難點。”中鐵十四局集團北京東六環(huán)改造工程項目負責人孫旭濤說。

　　“京華號”作為大盾構，并非同型號批量生產，而是根據實際情況一隧一機、量身定制設計而成。

　　“一臺完美的盾構機，必須根據地下工程的特殊地質條件而定制，必須有成熟的施工掘進技術與之配套，必須由具有豐富經驗的專業(yè)化團隊來操控。只有這樣，才能圓滿完成地下工程的掘進施工任務。”國家最高科學技術獎獲得者、中國工程院院士錢七虎說。

　　“為了保證盾構機的掘進精度，我必須時刻控制參數(shù)變化，我的每一步操作都將引起盾構機的姿態(tài)變化，影響成型隧道中線與設計軸線的吻合度，如果參數(shù)稍有異常，將會導致地面隆起或沉降等后果，再嚴重很可能會造成隧道施工前功盡棄。”“京華號”機長王虎然對此深有感觸。

　　為實現(xiàn)完美盾構，每天在井下工作的12個小時里，王虎然都要保證這個五層樓高的“龐然大物”按照規(guī)定線路穩(wěn)步行駛，盾構姿態(tài)上下左右的偏差必須保持在正負20毫米之間。

　　技術突破：為隧道管片打造“金鐘罩”

　　“京華號”不斷向前掘進，如何有效控制地面沉降，保證隧道全線不滲不漏？掘進過程中刀具損壞怎么辦，如何實現(xiàn)快速安全換刀？

　　“地面沉降始終控制在3毫米內”，穿梭在寬敞整潔而又略顯悶熱的隧洞里，姜偉反復跟記者強調這一點，話語中難掩自豪。“目前，‘京華號’盾構機已掘進4758米，管片上浮不超過10毫米。”已經是第三次參與大盾構項目的90后盾構經理孫長松認為，“這要歸功于在東六環(huán)改造工程中，首次投入應用的超大直徑泥水盾構同步雙液注漿技術。”通過這一創(chuàng)新技術，“京華號”實現(xiàn)了地面沉降的毫米級控制，確保了盾構施工對地面既有建筑的零擾動。

　　歷時3年研發(fā)成功的同步雙液注漿技術，填補了我國超大直徑泥水盾構隧道同步雙液注漿的空白。據悉，研發(fā)團隊圍繞多個難題進行技術攻關，通過縮短漿體凝固時間來獲得早期強度，為隧道管片打造了強大堅固的“金鐘罩”，從根本上解決了大直徑盾構隧道上浮、地層沉降等難題。“漿液固結時間從8小時縮短到1小時以內，能夠快速達到有效強度，形成對隧道的加固、地層的支撐。”現(xiàn)場技術研究人員舒計城博士告訴記者。

　　在盾構機掘進中，刀具損壞怎么辦？傳統(tǒng)的方式是帶壓換刀，耗時長、費用高、效率低，還存在安全風險。從南京長江隧道工程開始，中鐵十四局的施工團隊就下定決心：必須搞成常壓換刀技術！最終，經過團隊的不懈努力，不僅成功實現(xiàn)常壓換刀作業(yè)，還創(chuàng)新研發(fā)出10米級盾構刀盤“小空間常壓換刀”，攻克了世界性技術難題。到如今，“京華號”配備的已是第四代常壓換刀技術。

　　從帶壓到常壓，從第一代到第四代，這一從實踐中反饋研發(fā)、不斷提升的換刀技術，早已成為大盾構研制的常規(guī)選項。正如陳鵬所說：“我國盾構施工市場需求大，遇到的地質種類多，所以才能持續(xù)反饋，推動盾構機自主研發(fā)快速迭代升級。”

　　　綠色施工：實現(xiàn)泥漿循環(huán)“零污染”

　　記者在施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，除了機器的轟鳴聲，印象中工地上塵土飛揚、雜亂無章的景象并沒有出現(xiàn)，地面干凈整潔，現(xiàn)場井然有序。這令記者很是好奇：盾構機挖出來的渣土去哪兒了？

　　“盾構機刀盤‘吃’掉的土，通過排漿管路被運到工地附近的泥漿處理廠，經過四級過濾沉淀，達標的泥漿再循環(huán)至盾構機，剩余渣土則用于種地、栽樹、路基施工等，實現(xiàn)資源循環(huán)利用。”負責盾構機泥水處理工作的趙德巖告訴記者。

　　據介紹，由中鐵十四局集團大盾構公司自主研發(fā)的大型環(huán)保泥水處理系統(tǒng)及工程泥漿零排放技術，成功解決了泥水盾構施工中泥漿處理及凈化循環(huán)再利用問題，先后用于包括北京東六環(huán)改造工程在內的多個項目。

　　中鐵十四局集團還與高校合作研發(fā)了綜合能源智能監(jiān)測終端、綜合能源管控系統(tǒng)等新設備新系統(tǒng)，助力盾構低碳化施工。“北京東六環(huán)改造工程現(xiàn)場用電設備達數(shù)千個，只有解決‘跑冒滴漏’，才能減少不必要的能源消耗。”東六環(huán)改造工程項目調度長張建說。