光明日報記者 肖人夫 張青 閆槿 李菲

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

　　“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(tuán)副總經(jīng)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(biāo)段，一探究竟。

　　　完美盾構(gòu)：實現(xiàn)工程設(shè)計“個性化”

　　“這條盾構(gòu)隧道長7336米、直徑15.4米，是我國北方直徑最大的盾構(gòu)隧道。”中鐵十四局大盾構(gòu)公司總經(jīng)理陳鵬介紹，隧道采用最大開挖直徑16.07米的國產(chǎn)泥水平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工。

　　陳鵬提到的盾構(gòu)機(jī)，就是大名鼎鼎的被譽(yù)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(chǎn)最大直徑盾構(gòu)機(jī)“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(jì)錄：7個半月完成始發(fā)井主體結(jié)構(gòu)全部封頂、6個半月完成16米級超大直徑盾構(gòu)機(jī)工廠組裝、60天完成盾構(gòu)機(jī)整體組裝調(diào)試、兩個半月完成110KV臨時變電站建設(shè)并順利通電、“京華號”盾構(gòu)機(jī)單月掘進(jìn)進(jìn)尺達(dá)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(fēng)險源密集、地下空間環(huán)境復(fù)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(tuán)北京東六環(huán)改造工程項目負(fù)責(zé)人孫旭濤說。

　　“京華號”作為大盾構(gòu)，并非同型號批量生產(chǎn)，而是根據(jù)實際情況一隧一機(jī)、量身定制設(shè)計而成。

　　“一臺完美的盾構(gòu)機(jī)，必須根據(jù)地下工程的特殊地質(zhì)條件而定制，必須有成熟的施工掘進(jìn)技術(shù)與之配套，必須由具有豐富經(jīng)驗的專業(yè)化團(tuán)隊來操控。只有這樣，才能圓滿完成地下工程的掘進(jìn)施工任務(wù)。”國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者、中國工程院院士錢七虎說。

　　“為了保證盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)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(gòu)機(jī)的姿態(tài)變化，影響成型隧道中線與設(shè)計軸線的吻合度，如果參數(shù)稍有異常，將會導(dǎo)致地面隆起或沉降等后果，再嚴(yán)重很可能會造成隧道施工前功盡棄。”“京華號”機(jī)長王虎然對此深有感觸。

　　為實現(xiàn)完美盾構(gòu)，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(gòu)姿態(tài)上下左右的偏差必須保持在正負(fù)20毫米之間。

　　技術(shù)突破：為隧道管片打造“金鐘罩”

　　“京華號”不斷向前掘進(jìn)，如何有效控制地面沉降，保證隧道全線不滲不漏？掘進(jìn)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(nèi)”，穿梭在寬敞整潔而又略顯悶熱的隧洞里，姜偉反復(fù)跟記者強(qiáng)調(diào)這一點，話語中難掩自豪。“目前，‘京華號’盾構(gòu)機(jī)已掘進(jìn)4758米，管片上浮不超過10毫米。”已經(jīng)是第三次參與大盾構(gòu)項目的90后盾構(gòu)經(jīng)理孫長松認(rèn)為，“這要?dú)w功于在東六環(huán)改造工程中，首次投入應(yīng)用的超大直徑泥水盾構(gòu)同步雙液注漿技術(shù)。”通過這一創(chuàng)新技術(shù)，“京華號”實現(xiàn)了地面沉降的毫米級控制，確保了盾構(gòu)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(shù)，填補(bǔ)了我國超大直徑泥水盾構(gòu)隧道同步雙液注漿的空白。據(jù)悉，研發(fā)團(tuán)隊圍繞多個難題進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，通過縮短漿體凝固時間來獲得早期強(qiáng)度，為隧道管片打造了強(qiáng)大堅固的“金鐘罩”，從根本上解決了大直徑盾構(gòu)隧道上浮、地層沉降等難題。“漿液固結(jié)時間從8小時縮短到1小時以內(nèi)，能夠快速達(dá)到有效強(qiáng)度，形成對隧道的加固、地層的支撐。”現(xiàn)場技術(shù)研究人員舒計城博士告訴記者。

　　在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中，刀具損壞怎么辦？傳統(tǒng)的方式是帶壓換刀，耗時長、費(fèi)用高、效率低，還存在安全風(fēng)險。從南京長江隧道工程開始，中鐵十四局的施工團(tuán)隊就下定決心：必須搞成常壓換刀技術(shù)！最終，經(jīng)過團(tuán)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(gòu)刀盤“小空間常壓換刀”，攻克了世界性技術(shù)難題。到如今，“京華號”配備的已是第四代常壓換刀技術(shù)。

　　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(shù)，早已成為大盾構(gòu)研制的常規(guī)選項。正如陳鵬所說：“我國盾構(gòu)施工市場需求大，遇到的地質(zhì)種類多，所以才能持續(xù)反饋，推動盾構(gòu)機(jī)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(jī)器的轟鳴聲，印象中工地上塵土飛揚(yáng)、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(gòu)機(jī)挖出來的渣土去哪兒了？

　　“盾構(gòu)機(jī)刀盤‘吃’掉的土，通過排漿管路被運(yùn)到工地附近的泥漿處理廠，經(jīng)過四級過濾沉淀，達(dá)標(biāo)的泥漿再循環(huán)至盾構(gòu)機(jī)，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(fù)責(zé)盾構(gòu)機(jī)泥水處理工作的趙德巖告訴記者。

　　據(jù)介紹，由中鐵十四局集團(tuán)大盾構(gòu)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(shù)，成功解決了泥水盾構(gòu)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(nèi)的多個項目。

　　中鐵十四局集團(tuán)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(shè)備新系統(tǒng)，助力盾構(gòu)低碳化施工。“北京東六環(huán)改造工程現(xiàn)場用電設(shè)備達(dá)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(diào)度長張建說。