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在中鐵十四局集團北京東六環(huán)改造工程現(xiàn)場——探訪“京華號”

發(fā)布時間:2022-08-31 09:52:00來源: 光明網(wǎng)-《光明日報》

  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(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標段,一探究竟。

   完美盾構(gòu):實現(xiàn)工程設計“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?!敝需F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)機進行施工。

  陳鵬提到的盾構(gòu)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(chǎn)最大直徑盾構(gòu)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(jié)構(gòu)全部封頂、6個半月完成16米級超大直徑盾構(gòu)機工廠組裝、60天完成盾構(gòu)機整體組裝調(diào)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(gòu)機單月掘進進尺達542米。

  成績的取得來之不易?!皷|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?!敝需F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(gòu),并非同型號批量生產(chǎn),而是根據(jù)實際情況一隧一機、量身定制設計而成。

  “一臺完美的盾構(gòu)機,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技術與之配套,必須由具有豐富經(jīng)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(gòu)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(gòu)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?!薄熬┤A號”機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(nèi)”,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(diào)這一點,話語中難掩自豪?!澳壳?,‘京華號’盾構(gòu)機已掘進4758米,管片上浮不超過10毫米?!币呀?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(gòu)同步雙液注漿技術?!蓖ㄟ^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(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,填補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(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),能夠快速達到有效強度,形成對隧道的加固、地層的支撐?!爆F(xiàn)場技術研究人員舒計城博士告訴記者。

  在盾構(gòu)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(jīng)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(gòu)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(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(gòu)機挖出來的渣土去哪兒了?

  “盾構(gòu)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(jīng)過四級過濾沉淀,達標的泥漿再循環(huán)至盾構(gòu)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(gòu)機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,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(gòu)低碳化施工?!氨本〇|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?!睎|六環(huán)改造工程項目調(diào)度長張建說。

(責編:李雨潼)

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