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“京华号”顺利抵达终点——我国最长盾构高速公路隧道首线贯通

科技日报记者 矫阳

2023年6月28日上午,京华号历经2年地下掘进,顺利速由北京市首都公路发展集团建设,抵达道首中铁十四局施工的终点“京华号”终于顺利抵达终点,标志着北京东六环改造工程西线隧道顺利贯通。国最构高

中铁十四局供图

北京东六环改造工程南起京哈高速立交,长盾北至潞苑北大街,线贯路线全长约16公里。京华号其中,顺利速入地改造约7.4公里,抵达道首采用盾构法施工,终点是国最构高我国最长盾构高速公路隧道,为交通运输部2022年科技示范工程。长盾

自2021年5月始发以来,线贯“京华号”历经2年地下掘进,京华号先后攻克盾构浅覆土始发、盾构机高风险吊装、长距离穿越高致密砂层等11项技术难题,顺利穿越京哈铁路、北京城市副中心综合交通枢纽等风险源,并创造了单月进尺542米的掘进纪录,申报研发工法、专利等23项。

首台16米级盾构机,性能处国际领先

北京东六环改造工程盾构隧道设计为分离式双洞布置,每洞3车道,分上中下三层。上层为排烟通道、中间层为行车通道、下层为疏散救援通道。

“隧道直径15.4米,最大埋深75米,是北京市埋深最大的地下隧道,具有超大直径、超长距离、超深覆土、超敏感环境等施工难点。”中铁十四局北京东六环项目负责人孙旭涛说,工程建设需要开挖直径达16米的超大直径盾构机。

凭借丰富的大直径盾构施工经验,中铁十四局集团联合铁建重工,为项目量身定制了超大直径盾构机“京华号”,最大开挖直径达16.07米,整机长150米,总重量4300吨,是我国迄今研制的最大直径泥水平衡盾构机。

“京华号”配备第四代常压换刀、伸缩主驱动、高效大功率泥水环流系统等多项核心技术,使隧道掘进作业转变成安全、高效的绿色施工模式,标志着我国在超大直径盾构领域达到世界领先水平。

同步双液注浆,地层沉降控制在毫米级

一路走来,“京华号”经受了多重考验,成功穿越了55处风险源,地层沉降控制在毫米级。

连续穿越京哈铁路、在建北京副中心站两大风险源,是“京华号”掘进的最深区域。“地下埋深达75米,承压水水头达0.8兆帕,穿越长度达207米,地下水位高、地质土层密实、渗水性强,需长距离不停机施工,是全线最大风险区。”中铁十四局东六环项目盾构经理孙长松说。

“京华号”在研发和施工应用中,项目团队在国内首创超大直径泥水盾构同步双液注浆技术。“传统的同步注浆采用水泥单液浆,凝固时间长、流失量大,难以有效控制管片上浮。”孙旭涛说,“‘同步双液注浆技术’,浆液固结时间从8小时缩至1小时,快速达到强度,在管片外围形成一层‘铜墙铁壁’。”

该技术将整条隧道管片的沉降控制在3毫米内,实现了对地面建筑物的零扰动,填补了我国盾构隧道同步双液注浆的技术空白。

搭建“云上隧道”,盾构掘进“耳聪目明”

走进中铁十四局北京东六环改造工程项目工地,一整面墙的超大电子屏幕上,显示着建筑信息管理平台、“京华号”盾构监测、现场监控视频、应急响应、进度产值、气象预警、第三方监测、现场工作管理等信息。

专为“京华号”开发的盾构机智能预警与辅助驾驶平台,实现了盾构关键参数预警、导向智能纠偏、刀具智能感知及大数据辅助决策,形成了井下终端驾驶、地面远程驾驶、智能辅助驾驶等多层控制体系,确保隧道施工安全与工效。

“通过这一平台,盾构机的推力、行程甚至分区压力,都能一览无余。”中铁十四局北京东六环项目总工程师杨哲表示,当盾构机出现掘进异常情况,平台还可以进行实时预警,并将预警信息通过手机短信推送给主要管理人员。

2022年4月,北京东六环工程成功入围北京市首批智慧工地试点项目名单。

东六环改造工程完成后,地面原有六环路将建成城市公园,预计增加绿化面积约50公顷。原东六环车流将在地下隧道通过,将过境货运交通疏导至外围高速公路系统。同时,城市副中心12条规划道路、5条现状道路将实现东西向贯通,加强东六环两侧组团之间的交通联系,有效缝合城市,让通州城区与城市副中心行政办公区融为一体。

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