6月28日，國(guó)產(chǎn)最大直徑盾構(gòu)機(jī)——“京華號(hào)”盾構(gòu)機(jī)出洞，由中鐵十四局承建的北京東六環(huán)改造工程西線隧道順利貫通。這是目前我國(guó)最長(zhǎng)盾構(gòu)高速公路隧道，標(biāo)志著這一國(guó)家級(jí)創(chuàng)新工程取得重大進(jìn)展。

圖自@新華社

另?yè)?jù)《科技日?qǐng)?bào)》介紹，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(zhǎng)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(guó)最長(zhǎng)盾構(gòu)高速公路隧道，為交通運(yùn)輸部2022年科技示范工程。

自2021年5月始發(fā)以來(lái)，“京華號(hào)”歷經(jīng)2年地下掘進(jìn)，先后攻克盾構(gòu)淺覆土始發(fā)、盾構(gòu)機(jī)高風(fēng)險(xiǎn)吊裝、長(zhǎng)距離穿越高致密砂層等11項(xiàng)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(xiǎn)源，并創(chuàng)造了單月進(jìn)尺542米的掘進(jìn)紀(jì)錄，申報(bào)研發(fā)工法、專(zhuān)利等23項(xiàng)。

首臺(tái)16米級(jí)盾構(gòu)機(jī)，性能處國(guó)際領(lǐng)先

北京東六環(huán)改造工程盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)為分離式雙洞布置，每洞3車(chē)道，分上中下三層。上層為排煙通道、中間層為行車(chē)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(zhǎng)距離、超深覆土、超敏感環(huán)境等施工難點(diǎn)?！敝需F十四局北京東六環(huán)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人孫旭濤說(shuō)，工程建設(shè)需要開(kāi)挖直徑達(dá)16米的超大直徑盾構(gòu)機(jī)。

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

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

同步雙液注漿，地層沉降控制在毫米級(jí)

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

連續(xù)穿越京哈鐵路、在建北京副中心站兩大風(fēng)險(xiǎn)源，是“京華號(hào)”掘進(jìn)的最深區(qū)域。“地下埋深達(dá)75米，承壓水水頭達(dá)0.8兆帕，穿越長(zhǎng)度達(dá)207米，地下水位高、地質(zhì)土層密實(shí)、滲水性強(qiáng)，需長(zhǎng)距離不停機(jī)施工，是全線最大風(fēng)險(xiǎn)區(qū)?！敝需F十四局東六環(huán)項(xiàng)目盾構(gòu)經(jīng)理孫長(zhǎng)松說(shuō)。

“京華號(hào)”在研發(fā)和施工應(yīng)用中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)超大直徑泥水盾構(gòu)同步雙液注漿技術(shù)?！皞鹘y(tǒng)的同步注漿采用水泥單液漿，凝固時(shí)間長(zhǎng)、流失量大，難以有效控制管片上浮?！睂O旭濤說(shuō)，“‘同步雙液注漿技術(shù)’，漿液固結(jié)時(shí)間從8小時(shí)縮至1小時(shí)，快速達(dá)到強(qiáng)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(shí)現(xiàn)了對(duì)地面建筑物的零擾動(dòng)，填補(bǔ)了我國(guó)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(jìn)“耳聰目明”

走進(jìn)中鐵十四局北京東六環(huán)改造工程項(xiàng)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(tái)、“京華號(hào)”盾構(gòu)監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控視頻、應(yīng)急響應(yīng)、進(jìn)度產(chǎn)值、氣象預(yù)警、第三方監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)工作管理等信息。

專(zhuān)為“京華號(hào)”開(kāi)發(fā)的盾構(gòu)機(jī)智能預(yù)警與輔助駕駛平臺(tái)，實(shí)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(yuǎn)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(guò)這一平臺(tái)，盾構(gòu)機(jī)的推力、行程甚至分區(qū)壓力，都能一覽無(wú)余。”中鐵十四局北京東六環(huán)項(xiàng)目總工程師楊哲表示，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)掘進(jìn)異常情況，平臺(tái)還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，并將預(yù)警信息通過(guò)手機(jī)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(diǎn)項(xiàng)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(jì)增加綠化面積約50公頃。原東六環(huán)車(chē)流將在地下隧道通過(guò)，將過(guò)境貨運(yùn)交通疏導(dǎo)至外圍高速公路系統(tǒng)。同時(shí)，城市副中心12條規(guī)劃道路、5條現(xiàn)狀道路將實(shí)現(xiàn)東西向貫通，加強(qiáng)東六環(huán)兩側(cè)組團(tuán)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。