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鉆入地下約30米深、比5層樓還要高的盾構(gòu)機頭部插入泥層向前掘進，泥水經(jīng)輸送管道壓入泥水倉，工人們循序漸進地將一塊塊管片按照預(yù)定位置拼裝到位……

這是《經(jīng)濟參考報》記者在北京市第一條大直徑盾構(gòu)地下道路——東六環(huán)改造工程現(xiàn)場看到的景象，國產(chǎn)最大直徑泥水平衡盾構(gòu)機“京華號”正在這里進行為期兩年的地下穿越之旅，朝著打造世界性示范工程的目標進發(fā)，為北京城市副中心建設(shè)助力。

量身定制全球領(lǐng)先的盾構(gòu)機

“東六環(huán)改造工程作為北京城市副中心重點工程，無論是在政治地位、市民需求、功能需要和建設(shè)規(guī)模等方面都算得上超級工程。”首發(fā)集團東六環(huán)改造工程項目管理處負責(zé)人何歷超如此評價道。

把約16.3公里的北京東六環(huán)從地上改走地下，并在地面上打造“高線公園”，使得通州城區(qū)與副中心行政辦公區(qū)融為一體，打造創(chuàng)新發(fā)展軸……這項總投資117億元的“城市縫補”項目，正創(chuàng)造著多個北京乃至全國第一：

入地改造段9.2公里，包含7.3公里盾構(gòu)隧道，是國內(nèi)超大直徑盾構(gòu)單次掘進長度最長的隧道之一;多個盾構(gòu)深度指數(shù)均為全北京之最;是我國北方最大的盾構(gòu)隧道，盾構(gòu)隧道的直徑達到16.07米，盾構(gòu)機開挖斷面則達到了202平方米，而一般地鐵隧道的盾構(gòu)直徑約為6米，開挖斷面不到30平方米。

“超大直徑盾構(gòu)始發(fā)、接收及施工參數(shù)控制風(fēng)險大，掘進姿態(tài)要求高。”中鐵十四局東六環(huán)改造工程項目負責(zé)人孫旭濤告訴記者，隧道要先后下穿多條道路、鐵路和河道，對地上建筑物的變形控制要在毫米級范圍，并要一次性長距離穿越高密實、強透水砂層，風(fēng)險控制難度大。此外，盾構(gòu)隧道含車行道板等多類內(nèi)部結(jié)構(gòu)，體量大，且與盾構(gòu)掘進平行施工，洞內(nèi)協(xié)調(diào)組織難度大，施工籌劃要求高。

工欲善其事，必先利其器。啃下如此多的“硬骨頭”，打造世界級示范工程，必須要有全球領(lǐng)先的科技水平和裝備制造。

“京華號”盾構(gòu)機正是為此量身定制。這個整機長150米、總重量約4300噸的“巨無霸”，由中鐵十四局和鐵建重工用時9個月聯(lián)合研制完成，其中僅用時六個半月就完成了組裝調(diào)試、下線驗收，創(chuàng)造了大直徑盾構(gòu)生產(chǎn)制造新紀錄。

值得注意的是，這是我國企業(yè)首次成功實現(xiàn)16米級超大直徑盾構(gòu)機的工業(yè)制造，也是我國迄今為止研制的最大直徑泥水平衡盾構(gòu)機，應(yīng)用了常壓換刀、伸縮主驅(qū)動、高效大功率泥水環(huán)流系統(tǒng)等多項核心技術(shù)，并創(chuàng)新搭載了管環(huán)收斂測量等多個系統(tǒng)裝置，使隧道掘進作業(yè)轉(zhuǎn)變成相對安全、高效的綠色施工模式，標志著我國在超大直徑盾構(gòu)領(lǐng)域達到世界領(lǐng)先水平。

《經(jīng)濟參考報》記者連續(xù)走下數(shù)層施工樓梯，到達盾構(gòu)機內(nèi)部的第一感受就是“壯觀”。據(jù)介紹，盾構(gòu)機頭部刀盤重達500噸，正面有364把刀具，最輕的刀具都有200多斤，硬度堪比金剛石，背面可以看到一個個藍色的電機，每臺功率都能達到350千瓦。在刀盤后面，還有操作室、臺車等，組成了一條入地的“鋼鐵巨龍”，可同時完成開挖、排土、碎石、出渣、支護、襯砌、封固等工序，在掘進過程中實現(xiàn)隧道主體結(jié)構(gòu)一次成型。

打造世界一流的管理和人才

如此“龐然大物”在地下“穿越”，要如何確保不偏離線路、順利完成每道工序?這有賴于世界一流的管理和人才隊伍。

創(chuàng)新引進“5S”工廠化管理、積極探索聯(lián)絡(luò)通道施工關(guān)鍵技術(shù)、智慧工地建設(shè)初具規(guī)模……中鐵十四局東六環(huán)改造工程項目部在項目總體策劃與實施，以及施工現(xiàn)場安全、質(zhì)量、成本、進度、風(fēng)險管控、精細化管理、信息化管理等方面不斷探索與推進，著力打造大直徑盾構(gòu)施工智慧工地、標桿項目。

東六環(huán)改造工程安全質(zhì)量監(jiān)控中心的超大屏幕上，顯示著BIM管理平臺、“京華號”盾構(gòu)監(jiān)測、現(xiàn)場監(jiān)控視頻、應(yīng)急響應(yīng)、進度產(chǎn)值、氣象預(yù)警、第三方監(jiān)測、現(xiàn)場工作管理等多個欄目，管片的生產(chǎn)、運輸、拼裝場景，盾構(gòu)機的推力、行程甚至分區(qū)壓力，都能一覽無余。

據(jù)了解，盾構(gòu)機每前進2米，就需要拼裝10塊管片，形成1個完整的圓環(huán)，而整條隧道需要拼裝3600多環(huán)，共計36680塊管片。

“我們自主研發(fā)的管片可以承受相當于水下75米的壓力，做到不變形不破損，不滲不漏。” 孫旭濤表示，每一位拼裝人員都有7年以上相關(guān)工作經(jīng)驗，誤差控制在5毫米。而且每一個管片都有專屬的“身份證”，通過手機進行掃描后，可查看管片從生產(chǎn)到安裝全過程的數(shù)據(jù)采集和存儲信息。

《經(jīng)濟參考報》記者注意到，掘進現(xiàn)場并沒有煙塵漫漫、土石飛揚，除了機器發(fā)出的陣陣轟鳴聲，很難想象這是一個位于地下深處的大型建設(shè)工地。盾構(gòu)機采取手自一體設(shè)置，兩名操作員就可以駕駛，他們需要時刻緊盯操作室屏幕上的各種參數(shù)，保證這個“大家伙”能以厘米級的精度向目標方向前進。

可以說，盾構(gòu)機操作員水平的高低直接影響裝備整體效能的發(fā)揮和隧道施工及使用安全。“我們的操作員隊伍中不少人都有著豐富的盾構(gòu)機操作經(jīng)驗，參與過一大批重難點項目。”孫旭濤說。

據(jù)介紹，近年來，中鐵十四局不斷加強人才隊伍建設(shè)，人才結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，東六環(huán)改造工程項目管理人員90%以上為本科學(xué)歷，其中研究生4名，博士1名。青年人才逐步成長為主力軍，64%為90后，90%為80后。

加速邁向盾構(gòu)技術(shù)強國

目前東六環(huán)改造工程處于初步掘進階段，未來還要穿越多個風(fēng)險點。不過，孫旭濤對此充滿信心。在他看來，十幾年前，國內(nèi)盾構(gòu)市場關(guān)鍵技術(shù)受制于人。如今，“上天有神舟，下海有蛟龍，入地有盾構(gòu)”，中國技術(shù)、中國制造、中國建造的進步，讓我們能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜地層的掘進。

據(jù)了解，隧道及地下工程是我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一個重要領(lǐng)域，對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量水平具有重要作用。

根據(jù)近年來國際隧協(xié)與地下空間協(xié)會(ITA)統(tǒng)計，我國已是隧道數(shù)量最多、建設(shè)規(guī)模最大、發(fā)展速度最快的隧道大國。在盾構(gòu)設(shè)備制造和盾構(gòu)隧道修建方面，不僅在數(shù)量上遙遙領(lǐng)先，而且在技術(shù)上也達到了國際領(lǐng)先水平，誕生了最大直徑土壓平衡盾構(gòu)機、最大直徑硬巖盾構(gòu)機、最大直徑泥水平衡盾構(gòu)機等一系列創(chuàng)新性產(chǎn)品。

作為我國基建領(lǐng)域主力軍，中鐵十四局一一攻克國內(nèi)最高水壓、最大埋深、最淺覆土、最硬巖石、最大直徑、最為復(fù)雜地質(zhì)條件的隧道建造技術(shù)難題，率先實現(xiàn)各種地質(zhì)全覆蓋、盾構(gòu)直徑全覆蓋、盾構(gòu)機技術(shù)工藝全覆蓋、行業(yè)領(lǐng)域全覆蓋;擁有國家授權(quán)專利200余項，技術(shù)水平跨入世界前列，關(guān)鍵核心技術(shù)世界領(lǐng)先。

從萬里黃河第一隧到萬里長江第一廊，再到中國高鐵智能建造第一隧，“穿越江河湖海城”的“基建狂魔”背后，是我國科技實力正在從量的積累邁向質(zhì)的飛躍、從點的突破邁向系統(tǒng)能力提升，一項項進步成果的應(yīng)用，一個個重大工程的建成，挺起了泱泱大國發(fā)展的“骨架”，也開啟了中華民族偉大復(fù)興的新征程。

向第二個百年奮斗目標進軍的號角已經(jīng)吹響，推進高水平科技自強自立的腳步不能停歇。未來，中國的建設(shè)者們還將駕駛著國產(chǎn)大直徑盾構(gòu)機完成蕪湖過江隧道、上海軌道交通機場聯(lián)絡(luò)線隧道、深江鐵路珠江口隧道等超級工程的穿越，一步一步推動著我國由盾構(gòu)隧道大國向盾構(gòu)技術(shù)強國邁進。“我們的夢想是代表中國走出國門。”孫旭濤稱。

(記者 張超文 王璐)

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