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北京的熱鬧，不止于地上都市的繁華與喧囂，地下也同樣上演著速度與激情。

東六環西側，地下25米深處，一條長145米、重4500噸的“鋼鐵巨龍”徐徐轉動。在它前端，由上百把合金刀片組成的刀盤，如同鋒利的“牙齒”，將前方的土壤緩緩“咬碎”；而在它后方，一段明亮的隧道已經成型，工人們正同步進行隧道內部結構施工，現場熱火朝天……這一幕，是記者日前在北京東六環改造工程現場看到的景象。

“這就是項目量身定制的國產最大直徑泥水平衡盾構機——‘運河號’。別看它好像很笨重，它的掘進速度最快可達每分鐘50毫米即每天12環24米，是現在同直徑盾構機的最快紀錄！”中交隧道局北京東六環改造工程4標項目（簡稱中交隧道局東六環項目）經理何劍光自豪地向記者說道。

掘進中的盾構機。

作為北京城市副中心重點工程，東六環改造工程全長約16公里，包括直接加寬段和入地改造段。其中，入地改造段以盾構隧道為主，總長約7.4公里。它是目前中國內地最大直徑盾構隧道和全國大盾構連續掘進最長的隧道之一，也是北京市埋深最深的地下隧道，該項目被納入交通運輸部第一批“平安百年品質工程”示范創建項目名單。除此之外，項目還有政治要求高、安全風險高、工藝控制嚴等特點。

打最硬的鐵，須是鐵打的人。作為中交一公局集團旗下以超大直徑盾構隧道、軌道、城市產品為主業的全資子公司，中交隧道局成立以來，歷經南京緯三路過江通道工程、和燕路過江通道南段隧道工程等大盾構工程的洗禮和磨練，樹立了“中國大盾構”建設主力軍的品牌形象。2019年11月，面對激烈的競爭，中交隧道局順利中標北京東六環改造工程準備1標工程；2020年10月，中交隧道局又成功承接了東六環改造工程4標工程施工，這其中就包括入地改造段盾構隧道右線施工任務。

面對早已預料并接踵而至的挑戰，中交隧道局東六環項目團隊沉著應對、砥礪攻堅，掃清障礙、強力推進，尤其是自2021年8月10日“運河號”開啟盾構施工最關鍵的“地下穿越之旅”以來，項目走過了最艱難的始發試掘進階段，并經受住了首個一級風險源的考驗，截至目前，其掘進長度已達1300米。

但一切只是開始，“步入正軌”的“運河號”將繼續穿越道路、橋梁、鐵路、河道、高壓電塔、重要管線等近百個重大風險源，一步步向前，直至隧道貫通。

項目名片

全長16公里的東六環改造工程是《北京城市副中心控制性詳細規劃》中“打造縫合城市功能的創新發展軸、有效織補城市空間、解決高速公路分割城市問題”的標志性工程。其中，由中交隧道局承建的4標項目，包括入地改造段盾構隧道右線、中間豎井、接收井以及其他附屬工程，布置于現六環路西側綠化帶內，全長7.4公里，是整個項目中關鍵控制性工程。項目自2019年11月進場，計劃于2023年12月完工，合同總額28.4億元。

項目具有五大特點：一是“高”，政治要求高，首都工程無小事，項目集政治性、社會性、經濟性于一體，承載強大的區域功能和民生福祉；二是“長”，盾構隧道一次性連續掘進最長距離達4770米，是全國大盾構連續掘進最長的隧道之一；三是“大”，隧道設計斷面直徑達15.4米，采用泥水平衡盾構開挖直徑達16.07米，管片厚65厘米，單片重16.9噸，在國內城市公路盾構隧道領域均屬最大；四是“險”，超長超重鋼筋籠吊裝、超深基坑開挖、超高水頭減壓降水等風險均非常高，同時項目位于副中心核心地帶，盾構掘進下穿眾多道路、鐵路、地鐵、河流及地下管線，設計風險評估III級以上風險源共計115處，其中特級風險源6處；五是“嚴”，工藝控制嚴，隧道穿越富水砂層，最高水土壓力達0.75兆帕，對盾構機掘進、盾尾密封等工藝要求非常高。

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攻克難題 成型隧道不滲不漏

“從建設伊始，我們就在不斷面對各項挑戰。”何劍光感慨地說。第一道“攔路虎”就是面對隧道開挖直徑達16.07米，最大埋深達75米，地下水壓約0.75兆帕，且需穿越高密富水砂層和下穿眾多公路、鐵路、地鐵、河流及地下管線等環境風險源，施工難度極大的情況下，如何做到控制地層沉降、成型隧道位移和成型隧道防水？

“關鍵在于盾構施工的注漿工藝。”何劍光介紹，盾構施工通常采用傳統單液注漿工藝，將一種漿液通過一個注漿加壓單元、一條注漿管道注入目標地層，而這種工藝由于漿液凝結時間長、強度不高、填充效果欠佳等問題，容易引發地層沉降、隧道上浮、管片碎裂及滲水等安全質量問題。

面對這道必須跨過的“坎”，東六環項目團隊合力攻堅，力克難關。通過查閱相關施工案例并咨詢專家后，項目團隊結合設計大膽創新，首次在大直徑盾構應用同步雙液注漿工藝，即利用雙液注漿快凝、早強、抗滲的特點，克服單液注漿工藝的不足。然而，同步雙液注漿工藝復雜、應用難度較大，僅有少數小直徑盾構工程采用過，在大直徑盾構領域尚無應用案例。

“沒有先例，我們就做‘第一個吃螃蟹的人’！”何劍光帶領團隊開啟了攻堅之旅。

經過一番摸索，項目團隊發現同步雙液注漿工藝首先要解決漿液的配比問題。為了使雙液注漿達到良好的效果，項目反復對雙液漿進行改良，通過添加膨潤土和穩定劑提升其穩定性，再調整比例試驗混合漿液的性能，重點圍繞3項關鍵指標，開展了3000多次試驗，最終確定了最優配合比。

采用地質雷達對同步雙液注漿密實度進行檢測。

漿液的問題解決了，設備的問題又出現了。以往，洞內注漿的漿液大多都是采用地面設置攪拌站拌制，再通過長距離運輸輸送到盾構機儲漿箱，不僅效率低，還導致能耗過高，若漿液采用雙液漿，還存在漿液穩定性折損等質量問題。

為了克服這個難題，項目團隊多次邀請業內專家進行技術研討。在一次咨詢會上，何劍光提出，“能否實現在盾構隧道內部拌和漿液？”對此，部分參會人員持懷疑態度，“能不能行，得試了才知道。”

何劍光并不氣餒，帶領團隊不斷進行試驗研究，完善施工方案。5個月后，通過充分運用大直徑盾構設備空間大的優勢，項目團隊開創性地將地面拌和站改移至盾構機臺車上，設計出“制漿—儲漿—注漿”一體化集成系統，既解決了雙液漿長距離運輸的難題，又滿足了北京核心城區高標準的環保要求。據悉，該系統僅水平運輸就節約了13.6萬車公里。

為了實現同步雙液注漿工藝的智能化，項目團隊還研究設計出一套自動化控制系統，在盾構機的尾部配置了8組內置式注漿管。同時配置沖洗管路，在注漿結束后可實現對注漿管道的自動化沖洗，并在漿液混合器前端設置了自動閥門，通過編寫自動控制程序，預先設置流量、壓力值等，實現操作終端智能化控制。

如今，隨著“運河號”盾構機平穩推進，超大直徑盾構同步雙液注漿工藝技術優勢日趨顯著，地層沉降控制在2毫米以內，隧道上浮控制由30毫米逐步保持在10毫米以內，成型隧道位移穩定在15毫米以內，滲漏水控制也達到“零滲漏”標準。同時，這項技術的應用填補了我國超大直徑泥水盾構隧道同步雙液注漿的空白。

物料運輸。

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量身定制 超大盾構勇往直前

要勝任東六環項目這樣一項高難度工程，必須要有一把利器。“運河號”盾構機正是中國交通建設集團有限公司（簡稱中交集團）為此量身打造的鉆地神器，其采用了自主技術和多項國產核心零部件設計制造。

順著安全梯下到25米深的始發井，再沿著已成型的隧道走上10分鐘，記者便看到了橫列地下的“運河號”盾構機。

“它就像一列火車，車頭是‘盾體’，后面長長的‘車廂’叫臺車，布置主要系統和構件。‘盾體’最前端的是直徑達16.07米的圓形刀盤，上面裝著上百把合金刀片，掘進開挖時，刀盤轉動，將前方土壤挖掘下來……”在東六環項目書記陳先虎的介紹下，記者逐漸摸清和了解了這個“大家伙”的構成和威力。

刀盤下井。

它有一口好“牙”。“運河號”盾構機，首次采用了中交集團自主研制的長距離掘進不換刀技術。一般情況下，在砂卵石地層超大直徑盾構機平均每掘進200米需要進行刀具更換，而它可實現連續掘進4800米不換刀，遠超目前國際3000米的最長距離。同時，它獨有的大合金刀具分層布置設計技術，有效增加了刀具的使用壽命，極大地降低了工程風險。不僅如此，中交集團還在全球范圍內首次將光纖磨損檢測技術應用于盾構刀具檢測上，刀盤上設計了12處可更換式磨損監測刀，實時檢測刀具磨損量，與傳統的開倉檢查技術相比更加安全、精準、高效，與液壓刀具檢查技術相比更加環保、精準和能提前預防刀具異常磨損等。

它有一個聰明的“大腦”，這就是一套精密的系統支持。“運河號”為泥水平衡盾構機，巨大的刀盤后面除“藏”有泥水艙、氣泡艙和人艙，內部還設置了推動、注漿、拼裝、泥水循環、密封五大系統。

盾構機地下“埋頭”掘進，如何確保不偏離線路？陳先虎帶著記者來到“運河號”的核心位置——操作室，這里相當于汽車的“駕駛室”，司機通過智能化管理，實現對盾構機掘進的精準控制。透過玻璃，記者看到3名司機淡定地坐在7塊監控屏前，偶爾輕撥面前的按鈕，通過對講機下達指令，操縱盾構機向前掘進。

“我們通過這幾十個按鈕能進行液體輸送、挖掘、泵運行、刀具檢測、泥水設定等20余種設置。一般情況下，只要確保盾構機按設置程序掘進就行。”主司機孟佳告訴記者，東六環項目的司機團隊都是由經過中交集團專業盾構機培訓且合格并具備3年以上項目實操經驗的成熟司機組成。

除此之外，“運河號”盾構機還實現了一系列技術創新：開創性地設計了盾構“制漿—運漿—注漿”一體化集成系統，解決了雙液漿長距離運輸“質損、低效、高耗”難題；研發了管片智能化拼裝系統，只需一個按鈕就能實現管片自動運輸抓舉拼裝；獨創的泥水分層逆洗循環技術，克服了地層突變造成的管路滯排、刀盤結泥餅等一系列超大直徑泥水盾構施工難題……

箱涵拼裝。

正是有了這么多高科技的“加持”，讓“運河號”有底氣面對各種挑戰。目前，它已經成功穿越了首個一級風險源，地層沉降控制在毫米級別，其設計之精良、操作人員技術之精湛令人嘆為觀止。

記者了解到，為確保盾構機始終保持最好的狀態，中交隧道局自開工起就精心挑選了頂尖盾構技術能手，組建東六環項目“運河能手”團隊，從盾構機設計、監造，到現場組裝、調試，再到始發、掘進，全程無死角管理，截至目前，“運河號”運轉良好，各項參數指標均處于設計允許范圍內。

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智慧建造 嚴格管控追求完美

“我們要樹立‘家裝’主人翁管控意識，以對‘整潔、美觀、協調’的完美追求為管控準則；要借鑒‘家裝體驗館’模式，通過BIM技術模擬、標準件、首件等方法定標立法，實現質量標準化；要體悟‘家裝’細節質量精神，調動全員質量管控活力，強化專員監督，做到不達標準絕不放過。”何劍光認為，要改變原有工程建設的粗放型管理，將其升級為房屋裝修式的精細型管理，從“施工＋情感”“工程＋情懷”兩個維度，去打造一座真正禁得起時間和人民檢驗的品質工程。

在這種理念的引領下，項目對每一個細節都精益求精。

管片是盾構隧道的重要組成部分。“每塊管片厚65厘米、重16.9噸，每10片管片在盾構機的拼裝下組成一個完整的圓環，這樣的一環就是2米。要建成這條約7.4公里長的隧道，需要拼裝3670環，共計36700塊管片。”東六環項目總工呂計瑞介紹說，而要想成型隧道不滲不漏，每一片管片的生產都不容馬虎。

為高質量生產每一片管片，項目實行工廠集中預制生產。管片預制廠按數字化生產、精細化管理、智能化運營的標準建設和管理，并通過高質量標準化作業、智能蒸養、高精度監測、無損抽檢等嚴格規范的舉措，確保出廠的產品質量過硬。

“在生產過程中，我們將數字化技術融入其中，讓每一塊管片擁有專屬的‘身份證’。通過手機對其進行掃描，就可查看管片從生產到安裝全過程的數據采集和存儲信息。” 呂計瑞告訴記者，針對東六環工程的重要性及特殊性，項目強化數字化質量管控，建立智慧化管理系統，賦予每個預制構件唯一“身份證”，監控生產每一個環節，并在生產過程中進行智能分析、動態管理，做到生產過程安全可視，質量可控、可追溯，實現智能化管理與控制。

管片運輸。

記者了解到，智慧化管理為項目創建品質工程打下了堅實的基礎。以管片智慧化管理系統為例，一是實現即時監測，項目采用德國VMT自動監測系統，全天候24小時對盾構隧道管片變形、盾尾間隙開展監測，確保現場施工生產安全有序；二是實現自動檢測，采用隨機地質雷達檢測管片背后注漿狀態，可實現成型隧道隨時“體檢”，確保隧道結構不滲不漏；三是實現智能制造，管片預制采用自主研發的預制構件智造信息管理系統，并以“六維智能”（即智能質量過程控制、智能生產資源管控、智能設備互聯互通、智能大數據分析及決策支持、智能計劃排產、智能生產過程協同）的高標準技術實現全過程智能化管理。

基于此，截至目前，東六環項目已完成的隧道管片襯砌結構均保持了不滲不漏，管片上浮量均控制在15毫米以內。

監控信息中心。

安全也是創建品質工程的基石。東六環項目地處城市副中心，超大盾構施工工序多、安全風險大、安全隱患部位多，施工安全重于泰山。東六環項目在完善和做好各項安全管理措施的同時，接入了中交集團自主開發的安全風險管控系統。

“該系統可實時監控中交集團內所有運行的盾構機。當施工參數出現異常時，立即推送異常信息到各級管理人員，實現盾構機遠程故障診斷、遠程控制和對盾構機的全生命周期管控。”呂計瑞介紹，通過風險監控及遠程診斷，提升了盾構施工安全管控水平，減少了施工事故的發生。

同時，為了實現安全、高質、高效作業，項目還采用BIM技術等信息化手段進行安全交底。目前，借助BIM技術，東六環項目已成功實現了16米級超大盾構始發精準定位、負環精準拼裝、精準建倉、同步雙液注漿等工藝施工。

眼下，距離“運河號”盾構機為期兩年的“地下穿越之旅”還有很長的一段路要走。道阻且長，行則將至。“我們將在中交隧道局‘城軌鐵一體化、投建運全產業鏈發展’的戰略引領下，以打造‘科技型、管理型、質量型’項目為目標，全力抓好工程建設，為助力企業建成‘品牌一流、體系完善、產品鏈完整、理念超前、技術先進’的現代化旗艦子公司貢獻力量！”何劍光信心滿滿地說。

作者丨記者 李玲 通訊員 柴全 劉詩陽

圖片丨中交隧道局北京東六環項目

編輯丨郭琪

審核丨衛濤 連萌

監制丨孫英利