中鐵隧道集團北京鐵路地下直徑線科技創新紀實 組圖

　　突破中國泥水盾構施工四大新技術

　　——中鐵隧道集團北京鐵路地下直徑線科技創新紀實

北京直徑線隧道內場景

項目經理盾構專家何峰（左一）與帶壓動火作業出倉人員慶祝。

　　在北京站至北京西站鐵路地下直徑線，中國中鐵隧道集團堅持科技創新，攻克了刀盤刀具與地層適應性技術、沉降精確控制技術、泥水處理達標排放技術和壓縮空氣條件下動火修復刀盤刀具技術，構建起擁有自我知識產權的核心技術體系。這“四大技術”恰似一條“流水線”，破解了泥水盾構在不同地層條件下“掘得動”“穩得住”“排得走”“修得好”的技術難題。

　　掘得動：刀盤刀具與地層適應性技術

　　在北京鐵路地下直徑線盾構掘進面臨多樣的地質和水文條件,在西段天寧寺區域，要配置能對付硬度大於30Mpa的岩石和粒徑大於0.6米的卵石富水復合地層的刀具﹔在中段宣武門區域，要配置適應粘土砂卵石水下復合地層的刀具﹔在東段，要配置適應黏土粉細砂少水復合地層的刀具。盾構機從天寧寺地下剛剛掘進數十米，就碰上了密實如混凝土的超硬地層，配置的進口刀具對此也無可奈何。“就好比是鑽頭在砂輪裡打轉,眼瞅著打了卷兒的刀具無法向前掘進。

　　據了解，針對進口刀具對北京地質“水土不服”且磨損快的實際，項目部提出了“立體切削”的概念，實現了刀具配置全部國產化，自主研發的盾構機周邊刮刀和盾構機撕裂刀均獲得國家實用新型專利。他們還研發出具有自主知識產權的刀具磨損檢測專利技術，實現了盾構掘進過程中刀具磨損情況的自動化檢測。

　　穩得住：沉降精確控制技術

　　北京鐵路地下直徑線沿線建構筑物密集，下穿地鐵2號線，有4公裡區段與其平行，最近距離僅1.7米，還要下穿地鐵4號線宣武門站﹔近距離穿越正陽門、前門箭樓、中國鐵道博物館、明城牆等一批重要文物﹔沿線有國資委、共青團中央辦公樓等重要建筑物﹔天寧寺橋、西便門橋、護城河等重要構筑物也伴隨直徑線隧道﹔雨水、污水、自來水、熱力、燃氣等各類地下管線密布。穿越的北京三大地鐵干線而不能干擾其運營，敏感地段沉降控制要控制在3毫米以內，這對重達1600噸的盾構機來說談何容易，標准近乎苛刻。頭頂“達摩克利斯之劍”的何峰如臨深淵、如履薄冰、如坐針氈。

　　氣墊式泥水平衡盾構掘進時，首先用一定壓力使高粘度泥漿充滿刀盤前方和盾體周圍，隨著刀盤轉動刀具切削岩土，泥漿無孔不入地堵住地層空隙，在被切削地層的表面形成一層泥膜。在有壓泥漿支撐下，泥漿始終“無微不至”地支撐著地層，保護作業空間的安全。

　　與此同時，氣墊倉內的泥漿被壓縮空氣精確地控制著，壓力可精確到每平方厘米0.1公斤，從而對不同環境下的沉降實現精確控制。泥水壓力和氣墊壓力，由技術人員針對不同環境，根據有效計算模型確定，有效計算模型則由項目部和同濟大學技術人員聯合攻關確定。同時，項目部技術人員還及時在掘進過程中對管片背后的空隙進行同步回填注漿和二次加強注漿。加之在作業面上部、中部和底部都安裝了感應測量裝置，盾構施工對沉降精准控制變得游刃有余。