北京首次盾構(gòu)長距離不截流穿湖隧道勝利貫通

12月10日，隨著地鐵14號線棗營站至朝陽公園站左線隧道的順利貫通，北京市政路橋市政集團(tuán)四公司承建的盾構(gòu)不截流長距離下穿朝陽公園湖施工勝利告捷，創(chuàng)造了本市地鐵建設(shè)史上在不排水的情況下盾構(gòu)超長距離成功穿越公園湖的紀(jì)錄，節(jié)約了富貴的地址水資源，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益，對今后探索特殊環(huán)境下的盾構(gòu)施工具有深遠(yuǎn)的影響和指導(dǎo)意義。特別值得一提的是，穿湖施工所用的“利器”——2臺6.14米土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，由施工方北京市政路橋市政集團(tuán)四公司研制，并具有自主知識產(chǎn)權(quán)。

地鐵14號線19標(biāo)工程分“一站兩區(qū)間”，雙線盾構(gòu)區(qū)間全長大概5.8公里。其中棗營站向北至東風(fēng)北橋站區(qū)間，6米盾構(gòu)機(jī)需穿越朝陽公園北湖，穿越長度592米;棗營站向南至朝陽公園站，需穿越朝陽公園南湖，穿越長度為587米。由于地鐵施工需要挖出雙方向列車通行的兩條隧道，一共完成了總長約2.4公里的四次下穿，占盾構(gòu)區(qū)間總里程的40%以上。朝陽公園湖區(qū)水域面積近68公頃，湖底無襯砌，平均水深2.2米，覆土不足隧洞直徑的1.5倍，遠(yuǎn)淺于通常要求的2倍距離，隧道頂部距湖底最近處只有7.6米，湖底完全處于盾構(gòu)施工的強(qiáng)擾動區(qū)，而穿湖最大沉降及差異沉降值需嚴(yán)格控制在30毫米以內(nèi)，并且朝陽公園毗鄰使館區(qū)和商務(wù)區(qū)，政治、經(jīng)濟(jì)、社會影響大，如此大的施工難度、如此高的施工風(fēng)險，使得北京首次進(jìn)行的盾構(gòu)不截流4次穿越朝陽公園南北湖區(qū)施工，成為決定19標(biāo)區(qū)間能否順利貫通、14號線能否按時通車的關(guān)鍵節(jié)點。

為保障穿湖施工萬無一失，北京市政集團(tuán)專門成立了“穿湖施工領(lǐng)導(dǎo)小組”、“穿湖科研小組”，調(diào)集集團(tuán)范圍內(nèi)具有豐富盾構(gòu)施工經(jīng)驗的專家骨干，先后多次組織召開內(nèi)外部專家論證會、技術(shù)交流會、方案研討會，反復(fù)推敲，層層優(yōu)化，制定詳細(xì)周密的施工計劃和應(yīng)急處理預(yù)案。同時，啟動“三級聯(lián)動”安全預(yù)警機(jī)制，一旦發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況，做到“項目部、四公司、集團(tuán)”同步掌握信息，各方聯(lián)合及時采取應(yīng)對措施，公司層面更是選派一名副總經(jīng)理輪流駐守項目部，現(xiàn)場督戰(zhàn)指揮。

除了管理和組織上的支持，在具體施工操作層面，此次穿湖也是采取了多種保障措施。其中一項就是提前設(shè)定穿湖“實驗段”，以取得第一手資料，即在盾構(gòu)掘進(jìn)到達(dá)湖底前，先完成100米的試驗段掘進(jìn)。期間，技術(shù)人員密切監(jiān)測土層變化，得出穿湖盾構(gòu)最穩(wěn)妥的控制指標(biāo)，為盾構(gòu)穿湖施工提供數(shù)據(jù)支持。

因為，試驗段與湖底的土層具有連續(xù)性，所以，當(dāng)正式穿湖時，操作人員便通過已經(jīng)掌握的試驗段監(jiān)測數(shù)據(jù)對盾構(gòu)機(jī)的各項掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行對照"摸索"，進(jìn)而調(diào)整盾構(gòu)土壓、推力、注漿量等參數(shù)，通過微調(diào)掘進(jìn)速度、力度以及加強(qiáng)底層塑流化改造等，嚴(yán)格保持合理的掘進(jìn)參數(shù)。同時，為保證施工絕對安全，穿湖時施工人員將多個帶有磁環(huán)探頭標(biāo)尺的“監(jiān)測管”從地面下穿到隧洞周圍，實時監(jiān)控施工過程中的沉降數(shù)據(jù)。此外，為了減少雙線盾構(gòu)同步推進(jìn)給湖底土質(zhì)早晨影響，同時避免相互擾動，每次穿湖的兩臺盾構(gòu)機(jī)均被安排相距大約400米的“一前一后”向前推進(jìn)，這樣大大提高了穿湖施工的安全系數(shù)，有效降低了施工風(fēng)險。

在項目全體職工的共同努力下，14號線19標(biāo)穿湖工程實現(xiàn)了盾構(gòu)單日掘進(jìn)26環(huán)、單周掘進(jìn)141環(huán)、隧道拱頂微沉降的施工記錄，打贏了一場漂亮的勝仗。這是繼兩年前地鐵9號線3標(biāo)攻克無水大粒徑漂卵礫石復(fù)雜地層盾構(gòu)掘進(jìn)的世界難題后，北京市政集團(tuán)四公司又一次以雄厚的盾構(gòu)研發(fā)和施工實力，以及豐富的盾構(gòu)施工經(jīng)驗、高精尖的人才隊伍，再次書寫了北京地鐵建設(shè)歷史的新篇章。

在提問環(huán)節(jié)，中國市政工程網(wǎng)記者就首次盾構(gòu)長距離不截流穿湖隧道貫通的意義和行業(yè)影響力進(jìn)行了了解，北京市政集團(tuán)總工程師孔恒博士提到四點：首先，北京地區(qū)首次真正意義上盾構(gòu)長距離穿湖施工。盾構(gòu)在不截流條件下長距離穿朝陽公園湖，水域面積四環(huán)以內(nèi)最大，水下盾構(gòu)施工超過180天，不同于短距離穿湖渠，有“距離長、覆土淺、水位高、風(fēng)險大、時間長、概率高”的特點。其次，長距離穿湖工程可借鑒的經(jīng)驗少，北京地區(qū)尚為空白。通過調(diào)研江蘇、天津、廣東、以及上海地區(qū)越江隧道等國內(nèi)現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)工程特點“相同少、不同多”，因此，探索并開創(chuàng)北就盾構(gòu)水下施工技術(shù)、信息化施工技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)等，挑戰(zhàn)性很大。因而也成為14號線中的“重中之重”和“難中之難”，為北京盾構(gòu)施工“里程碑式”的難題。第三，盾構(gòu)長距離曲線穿湖，運(yùn)營車型加寬，施工要求更高。盾構(gòu)曲線穿湖施工，14號線車型采用A型車，較以往車輛加寬200mm，限界苛刻，對施工質(zhì)量要求更高，且盾構(gòu)糾偏易造成湖底與開挖面連通，發(fā)生盾構(gòu)淹水風(fēng)險。最后，盾構(gòu)長距離穿湖為一級環(huán)境風(fēng)險。湖底隧頂處于富水砂層，屬敏感地層，對沉降控制要求較嚴(yán)格，盾尾漏水風(fēng)險高，施工風(fēng)險大，易發(fā)生螺旋機(jī)噴涌、盾尾漏漿、隧道上浮、湖床大機(jī)種坍塌等危險，稍有不慎，將嚴(yán)重影響工程安全及環(huán)境安全。同時，孔博士提到北京市政四公司自主研發(fā)盾構(gòu)機(jī)的能力逐步增強(qiáng)，在北方施工單位當(dāng)中，這是首次自己利用自己參與研發(fā)的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工。

在最后，北京市市政四建設(shè)工程有限責(zé)任公司總經(jīng)理陳希林針對公司盾構(gòu)研發(fā)能力進(jìn)行了介紹，他提到到目前為止隨著參與建設(shè)的地鐵項目不斷增多，在不同的項目施工中北京市政四公司積累了豐富的實地經(jīng)驗，目前公司的盾構(gòu)研發(fā)能力主要體現(xiàn)在設(shè)計環(huán)節(jié)上針對具體工程提出自己的理念，主要體現(xiàn)在自主知識產(chǎn)權(quán)上。在生產(chǎn)和制造環(huán)節(jié)，更多的是通力合作和配套制造，隨著整個盾構(gòu)研發(fā)人才隊伍的不斷壯大，在集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)下，市政四公司將參與更多的工程積累經(jīng)驗，進(jìn)一步提高盾構(gòu)研發(fā)和制造能力!