掘進東六環

文/圖|北京市首都公路發展集團有限公司 北京市首發高速公路建設管理有限責任公司

北京東六環改造工程是落實北京城市總體規劃和北京城市副中心控制性詳細規劃的重點項目；是縫合城市空間，串聯宋莊文化創意產業集聚區、北京城市副中心站綜合交通樞紐、北京城市副中心行政辦公區、城市綠心森林公園、北京環球主題公園多個功能區的創新發展軸；是連通順義、大興、北京首都國際機場和北京大興國際機場的重要通道。作為北京市及北京城市副中心的重點工程，它對促進京津冀區域交通協同發展，提升全市交通服務水平，構建綜合交通體系具有重要意義。

歲末年初，在天安門向東30公里的京杭大運河畔，雖然寒風陣陣，北京東六環改造工程（以下簡稱“東六環工程”）卻正如火如荼地進行著。

東六環工程位于北京城市副中心核心區，全長約16.3公里，分為7.1公里的直接加寬段和9.2公里的入地改造段。入地改造段從京津公路南側至潞苑二街北側，其中盾構段長7.34公里。工程沿線串聯行政辦公區、城市綠心森林公園、宋莊文化創意產業集聚區、潞縣故城遺址、北京環球主題公園等多個功能區，建成后將形成一條貫通歷史與未來，功能匯聚、集約高效的創新發展軸。

工程特點“長、大、深、多、高”

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東六環改造工程五大特點

長：工程盾構段長7.34公里，盾構單次掘進長度居全國第二。

大：工程采用最大開挖直徑達16.07米的超大直徑盾構機，隧道開挖斷面達202平方米，是我國北方地區最大的盾構隧道。

深：工程中間井基坑開挖深度43.2米、圍護結構地下連續墻深度73.4米、盾構隧道最大埋深61米，均為北京市域工程之最。

多：工程地下空間環境復雜，盾構機將依次下穿通燕高速、運潮減河、通胡路、京秦鐵路、北京地鐵6號線、廣渠路、北運河、濱河路、通三鐵路、京津公路等重大風險源，掘進控制因素多。

高：工程緊鄰北京城市副中心核心區，串聯張家灣小鎮、北京城市副中心行政辦公區、城市綠心森林公園、宋莊文化創意產業集聚區等多個功能區，運營安全和服務標準高。

據了解，東六環工程承載著多項“第一”：北京地區第一座大直徑盾構地下道路，盾構直徑全國第一，且為單次掘進全國最長的盾構隧道之一。

北京市首發高速公路建設管理有限責任公司東六環入地改造工程項目管理處負責人何歷超介紹道，東六環工程在建設上具有盾構段里程長、開挖斷面大、最大深度深、控制因素多、運營安全和服務標準高五大特點，同時存在兩大難題。由于東六環工程穿越北京城市副中心核心區，且隧道施工穿16條道路、9條軌道、3條河道，對環境要求較高，從而造成技術難度大與運營難度大。

“京華號”超大直徑泥水平衡盾構機

“工欲善其事，必先利其器”，除了精密規劃設計，高端的施工設備也必不可少。據何歷超介紹，在東六環工程項目中，有兩臺“大家伙”發揮了巨大作用。原來，它們是名為“京華號”和“運河號”的國產16米級超大直徑泥水平衡盾構機，這也是我國當時直徑最大的盾構機。

2021年1月30日，隨著京劇臉譜特色的刀盤緩緩轉動，東六環工程迎來關鍵節點——“京華號”調試完成進行試運轉，為隧道西線盾構機始發創造了條件。據介紹，東六環工程入地改造段采用盾構法，隧道采用分離式雙洞布置，將東西兩線分別交由“運河號”與“京華號”負責隧道掘進。同年6月，西線“京華號”率先從隧道北端正式掘進。間隔1個半月后，“運河號”開啟掘進之旅。從此，兩臺盾構機將始終保持間隔200米，向前掘進。

京華號盾構機刀盤

技術宗旨“低碳、節能、環保、綠色”

何歷超介紹，東六環工程建成后，城市副中心12條規劃道路、5條現狀道路將實現東西向貫通，有效“縫合”城市，讓通州城區與城市副中心行政辦公區融為一體。

施工過程中，項目方還運用了大量綠色、低碳、節能、環保技術。如在空氣治理上，一方面利用始發井、中間井和接收井設置3處通風排煙豎井，并配備國內最先進的空氣凈化設施，保證隧道內空氣經處理后滿足排放標準，實現低碳環保排放；另一方面采用國內先進技術對隧道內的一氧化碳、一氧化氮化合物濃度，以及能見度、風速、風向等環境變化值進行實時監控，并通過軟件系統與風機進行聯動，實現通風智能控制，確保洞內全天候空氣保持清新。

在隧道照明方面，項目方則采用智能控制方式，對照明燈具進行逐盞調光控制，并按季節、天氣、交通量變化調節隧道入口段、過渡段和出口段的亮度水平，使隧道內加強照明亮度適應于洞外亮度的變化、基本亮度適應于交通量的變化，從而確保隧道照明在節能的基礎上，布局更加科學合理，節能效果更加顯著。

在盾構隧道主體結構方面，項目方最大限度采用預制構件，現場原始現澆作業極少，不僅減少了施工帶來的噪音、垃圾污染，而且模具和生產設備皆可重復利用，最大限度節約了資源和成本；隧道施工所用通勤車輛也盡可能采用新能源電動汽車，減少汽車尾氣污染；泥漿處理系統配備板式壓濾機和高速離心機，可對盾構施工產生的渣土廢水進行處理，使其再次利用到其他工程，達到了資源再利用的目的。

技術創新

旋轉刀盤、輸送泥漿、精選點位、拼裝管片……2022年春節期間，東六環工程施工現場一片火熱，建設者正鉚足干勁，推進盾構機持續向前。

在地下41米深處，“運河號”不曾“停歇”，始終按照節奏有序推進。目前，“運河號”已累計掘進完成1840米，平均日進尺可達16米至20米，最高日進尺24米，打破同類直徑盾構掘進紀錄。

在東六環工程建設過程中，項目方還進行了多項技術創新，進一步優化了各種工況下盾構機姿態控制方案及措施，確保盾構掘進可控、能控、在控，確保工程質量零缺陷、安全零事故、工期零延誤。

三通球閥+閉塞球式設計

東六環工程入地改造段每延米出土量達到202立方米，這對開挖面的穩定性和盾構機的適應性要求更高。為此，“運河號”與“京華號”均采用總體自主設計與系統集成技術，配置了常壓換刀、伸縮主驅動、超大直徑重載管片高效運輸及拼裝、超大功率泥水環流系統等多項核心技術。

在盾構機掘進過程中，為確保盾構機先切后刮再把渣土順利排出盾體，需在作業過程中不斷延伸排漿管道，這一過程容易造成大量泥漿泄漏，不僅浪費泥漿，還會導致隧道環境被大面積污染。為此，項目方創新采用三通球閥+閉塞球式管路延伸系統，可保證整個換管作業過程中，無泥漿溢出到隧道內，極大地改善了隧道施工環境。

同步雙液注漿系統

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雙液注漿系統

即采用特定參數的水泥漿和水玻璃，以試驗確定的配合比，在盾尾處混合并注入地層。與傳統單液注漿相比，同步雙液注漿能夠加快盾構隧道的施工進度，改善隧道的成型效果，同時較好控制地表及周邊建構筑物的沉降。

滲漏水現象是困擾盾構隧道施工的技術難題，不僅會影響隧道施工正常進行，如果處置不當，還會增加隧道運營期的安全風險。據介紹，超大直徑盾構機重達4500噸，如果不盡快解決這些問題，盾構機掘進中，地面塌陷風險會越來越大。針對高密富水砂層地質盾構管片上浮及隧道滲漏水問題，項目部自主研發了一套“制-運-注”一體化超大直徑盾構雙液同步注漿集成系統，開創性地將地面拌和站引入洞內作為牽引臺車式雙液同步注漿、制漿及配套材料運輸系統，既解決了雙液漿長距離運輸“質損、低效、高耗”難題，又滿足了北京核心城區高標準的環保要求，通過在管片外壁形成一道致密的防水屏障，最終實現了盾構隧道零滲漏，管片上浮控制在15毫米以內的優良成效。

泥漿管路系統

東六環改造工程盾構隧道內景

讓東六環工程充滿挑戰性的不僅是復雜的地下環境，地上同樣如此。6個月以來，“運河號”先后經歷了淺覆土掘進，下穿“歡樂宋”建筑群、京榆舊線主干路、通燕高速匝道橋3處一級風險源及次高壓燃氣管線1處二級環境風險源。為保障穿越期間盾構掘進的安全穩定，在原有雙液同步注漿的基礎上，項目部采用中盾克泥效注漿結合隧道徑向深孔注漿的方式進一步填充地層間隙，過程中根據地表加密監測、自動化監測等信息化監測手段，實時反饋監測數據，對掘進參數實行動態調整，最終在保障盾構施工進度的同時，安全平穩地穿越各項重大環境風險源。

每一次穿越風險源，項目方都會在之前基礎上不斷收集盾構機參數數據進行分析復盤。從2022年農歷正月初一至正月十三，盾構機共掘進了130米。根據地勘報告及地質圖紙顯示分析，目前盾構掘進斷面主要為粉質黏土層，其占比高達70%以上，盾構掘進過程中泥水循環始終維持高比重運行，渣漿泵負載高，為此，項目方縮短了中繼泵安裝間距，從而確保設備的正常穩定運轉；同時，在技術管控方面加大泥漿比重及黏度檢測和調節，根據泥漿參數變化進行動態管控，以確保泥漿的有效攜渣能力，保障盾構機的高速平穩運行，力爭一鼓作氣讓“運河號”順利抵達中間井。

常壓刀盤及刀具狀態監測與預警系統

普通盾構機大多需要工作人員帶壓進入盾構機前部開挖艙更換刀具，因水土壓力大，危險系數更高。針對東六環工程長距離、高水壓、強磨蝕地層刀具磨損更換等問題，項目方采用了具備常壓換刀功能的軟土刀盤，可在普通大氣壓強下進入開挖艙更換磨損刀具，大幅度提高了換刀效率；刀盤中心區域設計大流量泥漿沖刷系統，防止掘進過程中，切削出的渣土附著于刀盤表面形成泥土塊。同時，監測系統可以將刀盤刀具狀態實時傳回主控室，為盾構機操作人員提供判斷依據，減少或避免帶壓進倉作業。

東六環改造工程盾構段內景。本刊記者 張林 攝

據了解，東六環工程通車后，地面原六環路將被改造為慢行交通及高線綠化公園，預計可增加綠化面積約50萬平方米，在美化城市空間的同時，成為周邊居民散步騎行的好去處。

東六環入地改造建成效果圖