北京首例长距离不截流盾构穿湖隧道工程贯通——北京市政集团四公司盾构施工技术取得历史性创新突破

    2013年12月10日,随着北京市政集团四公司承建的北京地铁14号线19标朝枣区间隧道左线第786环管片拼装完成,宣告了该工程直径6.14m盾构隧道掘进4次成功穿越朝阳公园湖区,首创了北京地铁区间盾构隧道长距离不截流穿湖掘进施工纪录,标志着北京市盾构隧道施工技术的历史性创新突破。

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    北京14号线19标,由“一站两区间”组成,即枣营站、朝阳公园站~枣营站区间和枣营站~东风北桥站区间。其中,枣营站为双柱三跨两层框架结构,采用明挖法施工,车站长度222.9m,标准段宽度21.1m。区间全部为地下线,采用盾构法施工,呈南北向敷设,线路沿朝阳公园南门,至朝阳公园西门后,转向东北穿过亮马桥路后到达东风北桥站。朝—枣区间全长942m,枣—东区间全长1958m。
    该标段地处朝阳公园周边毗邻使馆区和商务中心区,区间盾构掘进下穿北京市四环内水域面积最大的朝阳公园湖,为一级风险源。盾构穿湖施工长度约2.4km,占到区间总长度的40%,湖面约68 hm2,平均水深约2.3m,湖底无衬砌,湖底覆土最浅处仅7.6m,湖底土层均处于盾构扰动范围内,属浅覆土穿越,工程具有“距离长、覆土浅、水位高、风险大、时间久”的特点。地铁14号线车型采用A型车,较以往车辆加宽200mm,限界苛刻,对施工质量要求更高;盾构穿湖区域多处于曲线段,工程水文地质条件复杂,湖区隧顶处于富水砂层,含水丰富,地层敏感,穿湖沉降控制要求苛刻,容易发生螺旋机喷涌、盾尾漏水、隧道上浮、湖床大面积坍塌等施工风险。在湖区不截流条件下,水下盾构施工时间超过180天,能否在不影响朝阳公园正常运营的前提下安全穿越湖区,是14号线东段至为关键的施工难点之一,也是全线施工的“重中之重”和“难中之难”。

 

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盾构穿湖施工贯通场景


    为确保安全,北京市政集团地铁指挥部专门成立了盾构穿湖工程施工领导小组,自上而下形成“四级联动”的保障机制。穿湖前进行数值模拟分析,编制穿湖试验大纲,通过试验段指导优化盾构施工参数;施工中强化过程管理,控制盾构机的推速,推力、土压,保持土压动态平衡,采取必要洞内信息化施工技术和应急响应联动措施,及时反馈指导施工,最终创造了单班15环、单日26环、单周141环的水下盾构的施工纪录。
    特别值得一提的是:北京市政集团四公司凭借多年来在大型盾构机研发、制造及施工方面所积累的丰富经验和技术储备,施工中采用了2台自主研制的直径6140mm盾构机先后四次成功穿湖掘进,系统掌握并形成了盾构浅覆土长距离穿越大型湖泊的关键施工技术,尤其是在精细化施工、地层微扰动、控制湖底沉降等方面具备了核心竞争力,对今后穿越敏感性工程,如建筑群、既有线、标志性工程及无法采取地上监测手段的深埋隧道施工具有重要指导意义。
    该工程建设单位北京市轨道交通建设管理有限公司为此特发贺信向参建人员表示感谢和祝贺,称“盾构长距离不截流穿湖隧道胜利贯通,是继北京市政路桥集团有限公司在攻克无水大粒径漂卵砾石地层盾构施工‘世界性难题’后的又一新突破,筑起了北京盾构施工的新里程,填补了北京长距离穿湖施工的空白,谱写了北京地铁建设发展的新篇章”。(通讯员 史磊磊 虞 山

注:本文刊载于《市政技术》2014年第1期,第4页。