北京首次盾構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四公司承建的盾構不截流長距離下穿朝陽公園湖施工勝利告捷，創(chuàng)造了本市地鐵建設史上在不排水的情況下盾構超長距離成功穿越公園湖的紀錄，節(jié)約了富貴的地址水資源，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益，對今后探索特殊環(huán)境下的盾構施工具有深遠的影響和指導意義。特別值得一提的是，穿湖施工所用的“利器”——2臺6.14米土壓平衡盾構機，由施工方北京市政路橋市政集團四公司研制，并具有自主知識產(chǎn)權。

地鐵14號線19標工程分“一站兩區(qū)間”，雙線盾構區(qū)間全長大概5.8公里。其中棗營站向北至東風北橋站區(qū)間，6米盾構機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，湖底完全處于盾構施工的強擾動區(qū)，而穿湖最大沉降及差異沉降值需嚴格控制在30毫米以內(nèi)，并且朝陽公園毗鄰使館區(qū)和商務區(qū)，政治、經(jīng)濟、社會影響大，如此大的施工難度、如此高的施工風險，使得北京首次進行的盾構不截流4次穿越朝陽公園南北湖區(qū)施工，成為決定19標區(qū)間能否順利貫通、14號線能否按時通車的關鍵節(jié)點。

為保障穿湖施工萬無一失，北京市政集團專門成立了“穿湖施工領導小組”、“穿湖科研小組”，調(diào)集集團范圍內(nèi)具有豐富盾構施工經(jīng)驗的專家骨干，先后多次組織召開內(nèi)外部專家論證會、技術交流會、方案研討會，反復推敲，層層優(yōu)化，制定詳細周密的施工計劃和應急處理預案。同時，啟動“三級聯(lián)動”安全預警機制，一旦發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況，做到“項目部、四公司、集團”同步掌握信息，各方聯(lián)合及時采取應對措施，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定穿湖“實驗段”，以取得第一手資料，即在盾構掘進到達湖底前，先完成100米的試驗段掘進。期間，技術人員密切監(jiān)測土層變化，得出穿湖盾構最穩(wěn)妥的控制指標，為盾構穿湖施工提供數(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)對盾構機的各項掘進參數(shù)進行對照"摸索"，進而調(diào)整盾構土壓、推力、注漿量等參數(shù)，通過微調(diào)掘進速度、力度以及加強底層塑流化改造等，嚴格保持合理的掘進參數(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，為了減少雙線盾構同步推進給湖底土質(zhì)早晨影響，同時避免相互擾動，每次穿湖的兩臺盾構機均被安排相距大約400米的“一前一后”向前推進，這樣大大提高了穿湖施工的安全系數(shù)，有效降低了施工風險。

在項目全體職工的共同努力下，14號線19標穿湖工程實現(xiàn)了盾構單日掘進26環(huán)、單周掘進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標攻克無水大粒徑漂卵礫石復雜地層盾構掘進的世界難題后，北京市政集團四公司又一次以雄厚的盾構研發(fā)和施工實力，以及豐富的盾構施工經(jīng)驗、高精尖的人才隊伍，再次書寫了北京地鐵建設歷史的新篇章。

在提問環(huán)節(jié)，中國市政工程網(wǎng)記者就首次盾構長距離不截流穿湖隧道貫通的意義和行業(yè)影響力進行了了解，北京市政集團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長距離穿湖施工。盾構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)北就盾構水下施工技術、信息化施工技術、數(shù)值模擬技術等，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”，為北京盾構施工“里程碑式”的難題。第三，盾構長距離曲線穿湖，運營車型加寬，施工要求更高。盾構曲線穿湖施工，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，且盾構糾偏易造成湖底與開挖面連通，發(fā)生盾構淹水風險。最后，盾構長距離穿湖為一級環(huán)境風險。湖底隧頂處于富水砂層，屬敏感地層，對沉降控制要求較嚴格，盾尾漏水風險高，施工風險大，易發(fā)生螺旋機噴涌、盾尾漏漿、隧道上浮、湖床大機種坍塌等危險，稍有不慎，將嚴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)盾構機的能力逐步增強，在北方施工單位當中，這是首次自己利用自己參與研發(fā)的盾構機進行施工。

在最后，北京市市政四建設工程有限責任公司總經(jīng)理陳希林針對公司盾構研發(fā)能力進行了介紹，他提到到目前為止隨著參與建設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，目前公司的盾構研發(fā)能力主要體現(xiàn)在設計環(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，隨著整個盾構研發(fā)人才隊伍的不斷壯大，在集團的領導下，市政四公司將參與更多的工程積累經(jīng)驗，進一步提高盾構研發(fā)和制造能力!