掘进东六环

文/图|北京市首都公路发展集团有限公司 北京市首发高速公路建设管理有限责任公司

北京东六环改造工程是落实北京城市总体规划和北京城市副中心控制性详细规划的重点项目；是缝合城市空间，串联宋庄文化创意产业集聚区、北京城市副中心站综合交通枢纽、北京城市副中心行政办公区、城市绿心森林公园、北京环球主题公园多个功能区的创新发展轴；是连通顺义、大兴、北京首都国际机场和北京大兴国际机场的重要通道。作为北京市及北京城市副中心的重点工程，它对促进京津冀区域交通协同发展，提升全市交通服务水平，构建综合交通体系具有重要意义。

岁末年初，在天安门向东30公里的京杭大运河畔，虽然寒风阵阵，北京东六环改造工程（以下简称“东六环工程”）却正如火如荼地进行着。

东六环工程位于北京城市副中心核心区，全长约16.3公里，分为7.1公里的直接加宽段和9.2公里的入地改造段。入地改造段从京津公路南侧至潞苑二街北侧，其中盾构段长7.34公里。工程沿线串联行政办公区、城市绿心森林公园、宋庄文化创意产业集聚区、潞县故城遗址、北京环球主题公园等多个功能区，建成后将形成一条贯通历史与未来，功能汇聚、集约高效的创新发展轴。

工程特点“长、大、深、多、高”

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东六环改造工程五大特点

长：工程盾构段长7.34公里，盾构单次掘进长度居全国第二。

大：工程采用最大开挖直径达16.07米的超大直径盾构机，隧道开挖断面达202平方米，是我国北方地区最大的盾构隧道。

深：工程中间井基坑开挖深度43.2米、围护结构地下连续墙深度73.4米、盾构隧道最大埋深61米，均为北京市域工程之最。

多：工程地下空间环境复杂，盾构机将依次下穿通燕高速、运潮减河、通胡路、京秦铁路、北京地铁6号线、广渠路、北运河、滨河路、通三铁路、京津公路等重大风险源，掘进控制因素多。

高：工程紧邻北京城市副中心核心区，串联张家湾小镇、北京城市副中心行政办公区、城市绿心森林公园、宋庄文化创意产业集聚区等多个功能区，运营安全和服务标准高。

据了解，东六环工程承载着多项“第一”：北京地区第一座大直径盾构地下道路，盾构直径全国第一，且为单次掘进全国最长的盾构隧道之一。

北京市首发高速公路建设管理有限责任公司东六环入地改造工程项目管理处负责人何历超介绍道，东六环工程在建设上具有盾构段里程长、开挖断面大、最大深度深、控制因素多、运营安全和服务标准高五大特点，同时存在两大难题。由于东六环工程穿越北京城市副中心核心区，且隧道施工穿16条道路、9条轨道、3条河道，对环境要求较高，从而造成技术难度大与运营难度大。

“京华号”超大直径泥水平衡盾构机

“工欲善其事，必先利其器”，除了精密规划设计，高端的施工设备也必不可少。据何历超介绍，在东六环工程项目中，有两台“大家伙”发挥了巨大作用。原来，它们是名为“京华号”和“运河号”的国产16米级超大直径泥水平衡盾构机，这也是我国当时直径最大的盾构机。

2021年1月30日，随着京剧脸谱特色的刀盘缓缓转动，东六环工程迎来关键节点——“京华号”调试完成进行试运转，为隧道西线盾构机始发创造了条件。据介绍，东六环工程入地改造段采用盾构法，隧道采用分离式双洞布置，将东西两线分别交由“运河号”与“京华号”负责隧道掘进。同年6月，西线“京华号”率先从隧道北端正式掘进。间隔1个半月后，“运河号”开启掘进之旅。从此，两台盾构机将始终保持间隔200米，向前掘进。

京华号盾构机刀盘

技术宗旨“低碳、节能、环保、绿色”

何历超介绍，东六环工程建成后，城市副中心12条规划道路、5条现状道路将实现东西向贯通，有效“缝合”城市，让通州城区与城市副中心行政办公区融为一体。

施工过程中，项目方还运用了大量绿色、低碳、节能、环保技术。如在空气治理上，一方面利用始发井、中间井和接收井设置3处通风排烟竖井，并配备国内最先进的空气净化设施，保证隧道内空气经处理后满足排放标准，实现低碳环保排放；另一方面采用国内先进技术对隧道内的一氧化碳、一氧化氮化合物浓度，以及能见度、风速、风向等环境变化值进行实时监控，并通过软件系统与风机进行联动，实现通风智能控制，确保洞内全天候空气保持清新。

在隧道照明方面，项目方则采用智能控制方式，对照明灯具进行逐盏调光控制，并按季节、天气、交通量变化调节隧道入口段、过渡段和出口段的亮度水平，使隧道内加强照明亮度适应于洞外亮度的变化、基本亮度适应于交通量的变化，从而确保隧道照明在节能的基础上，布局更加科学合理，节能效果更加显著。

在盾构隧道主体结构方面，项目方最大限度采用预制构件，现场原始现浇作业极少，不仅减少了施工带来的噪音、垃圾污染，而且模具和生产设备皆可重复利用，最大限度节约了资源和成本；隧道施工所用通勤车辆也尽可能采用新能源电动汽车，减少汽车尾气污染；泥浆处理系统配备板式压滤机和高速离心机，可对盾构施工产生的渣土废水进行处理，使其再次利用到其他工程，达到了资源再利用的目的。

技术创新

旋转刀盘、输送泥浆、精选点位、拼装管片……2022年春节期间，东六环工程施工现场一片火热，建设者正铆足干劲，推进盾构机持续向前。

在地下41米深处，“运河号”不曾“停歇”，始终按照节奏有序推进。目前，“运河号”已累计掘进完成1840米，平均日进尺可达16米至20米，最高日进尺24米，打破同类直径盾构掘进纪录。

在东六环工程建设过程中，项目方还进行了多项技术创新，进一步优化了各种工况下盾构机姿态控制方案及措施，确保盾构掘进可控、能控、在控，确保工程质量零缺陷、安全零事故、工期零延误。

三通球阀+闭塞球式设计

东六环工程入地改造段每延米出土量达到202立方米，这对开挖面的稳定性和盾构机的适应性要求更高。为此，“运河号”与“京华号”均采用总体自主设计与系统集成技术，配置了常压换刀、伸缩主驱动、超大直径重载管片高效运输及拼装、超大功率泥水环流系统等多项核心技术。

在盾构机掘进过程中，为确保盾构机先切后刮再把渣土顺利排出盾体，需在作业过程中不断延伸排浆管道，这一过程容易造成大量泥浆泄漏，不仅浪费泥浆，还会导致隧道环境被大面积污染。为此，项目方创新采用三通球阀+闭塞球式管路延伸系统，可保证整个换管作业过程中，无泥浆溢出到隧道内，极大地改善了隧道施工环境。

同步双液注浆系统

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双液注浆系统

即采用特定参数的水泥浆和水玻璃，以试验确定的配合比，在盾尾处混合并注入地层。与传统单液注浆相比，同步双液注浆能够加快盾构隧道的施工进度，改善隧道的成型效果，同时较好控制地表及周边建构筑物的沉降。

渗漏水现象是困扰盾构隧道施工的技术难题，不仅会影响隧道施工正常进行，如果处置不当，还会增加隧道运营期的安全风险。据介绍，超大直径盾构机重达4500吨，如果不尽快解决这些问题，盾构机掘进中，地面塌陷风险会越来越大。针对高密富水砂层地质盾构管片上浮及隧道渗漏水问题，项目部自主研发了一套“制-运-注”一体化超大直径盾构双液同步注浆集成系统，开创性地将地面拌和站引入洞内作为牵引台车式双液同步注浆、制浆及配套材料运输系统，既解决了双液浆长距离运输“质损、低效、高耗”难题，又满足了北京核心城区高标准的环保要求，通过在管片外壁形成一道致密的防水屏障，最终实现了盾构隧道零渗漏，管片上浮控制在15毫米以内的优良成效。

泥浆管路系统

东六环改造工程盾构隧道内景

让东六环工程充满挑战性的不仅是复杂的地下环境，地上同样如此。6个月以来，“运河号”先后经历了浅覆土掘进，下穿“欢乐宋”建筑群、京榆旧线主干路、通燕高速匝道桥3处一级风险源及次高压燃气管线1处二级环境风险源。为保障穿越期间盾构掘进的安全稳定，在原有双液同步注浆的基础上，项目部采用中盾克泥效注浆结合隧道径向深孔注浆的方式进一步填充地层间隙，过程中根据地表加密监测、自动化监测等信息化监测手段，实时反馈监测数据，对掘进参数实行动态调整，最终在保障盾构施工进度的同时，安全平稳地穿越各项重大环境风险源。

每一次穿越风险源，项目方都会在之前基础上不断收集盾构机参数数据进行分析复盘。从2022年农历正月初一至正月十三，盾构机共掘进了130米。根据地勘报告及地质图纸显示分析，目前盾构掘进断面主要为粉质黏土层，其占比高达70%以上，盾构掘进过程中泥水循环始终维持高比重运行，渣浆泵负载高，为此，项目方缩短了中继泵安装间距，从而确保设备的正常稳定运转；同时，在技术管控方面加大泥浆比重及黏度检测和调节，根据泥浆参数变化进行动态管控，以确保泥浆的有效携渣能力，保障盾构机的高速平稳运行，力争一鼓作气让“运河号”顺利抵达中间井。

常压刀盘及刀具状态监测与预警系统

普通盾构机大多需要工作人员带压进入盾构机前部开挖舱更换刀具，因水土压力大，危险系数更高。针对东六环工程长距离、高水压、强磨蚀地层刀具磨损更换等问题，项目方采用了具备常压换刀功能的软土刀盘，可在普通大气压强下进入开挖舱更换磨损刀具，大幅度提高了换刀效率；刀盘中心区域设计大流量泥浆冲刷系统，防止掘进过程中，切削出的渣土附着于刀盘表面形成泥土块。同时，监测系统可以将刀盘刀具状态实时传回主控室，为盾构机操作人员提供判断依据，减少或避免带压进仓作业。

东六环改造工程盾构段内景。本刊记者 张林 摄

据了解，东六环工程通车后，地面原六环路将被改造为慢行交通及高线绿化公园，预计可增加绿化面积约50万平方米，在美化城市空间的同时，成为周边居民散步骑行的好去处。

东六环入地改造建成效果图