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超大盾构再创新纪录 | 北京东六环改造工程盾构隧道首线贯通
2023-06-28

2023年6月28日,北京市政总院主持设计的北京东六环改造工程西线隧道实现贯通,标志着北京城市副中心“创新发展轴”建设取得重大进展。北京市政总院副总经理、总工程师刘勇出席贯通仪式。

图1 隧道贯通仪式现场xin.png

盾构接收现场


东六环改造工程南起京哈高速,北至潞苑北大街,全长16.3公里,其中约9.2公里的入地改造段将消除六环路对城市的割裂影响,有效织补城市空间,实现城市缝合。入地改造段中有 7.3公里采用盾构法施工,是目前国内在建掘进距离最长、开挖直径最大、埋深最深的盾构法公路隧道。

图2 东六环改造工程平纵示意图.jpg

东六环改造工程平纵示意图


聚焦特长深埋超大直径盾构隧道高标准建造关键技术,设计团队采用新方法、依靠新技术、应用新材料、实践新工艺、研发新设备,解决了施工安全、疏散救援等一系列技术难题。


安全掘进新工艺:护航穿越密集风险源


盾构段隧道长距离穿越富水高密粉细砂层,先后下穿人口密集的商业区、京哈铁路、地铁、运河、在建亚洲最大地下综合交通枢纽等55处风险源,其中特级风险源6处。为保证穿越安全,设计团队从控制地层沉降源头入手,通过5阶段沉降控制、3阶段加强注浆,成功实现了“高精度、微扰动、零事故”穿越沿线全部风险源,其中穿越特、一级风险源段沉降均控制在5mm之内。

图3 盾构安全穿越的综合保障措施示意.jpg

盾构安全穿越的综合保障措施示意


双液浆新材料:首次应用于超大直径盾构,凝结效率提升87.5%


同步注浆工艺是盾构隧道控制地层沉降的关键技术之一。针对本项目高压富水及风险源密集的工程特点,设计团队提出超大直径盾构盾尾同步注浆采用水泥水玻璃双液浆,拓展了双液浆在盾构隧道同步注浆的应用范围。与传统单液浆相比,双液浆固结时间从8小时缩短到1小时,从而快速补偿地层损失、控制管片上浮。本项目管片上浮量控制在了10mm以内,实现了隧道“零渗漏”。

图4 盾构隧道西线洞内实景.jpg

盾构隧道西线洞内实景


高压富水砂层盾构段横通道建造新技术:填补技术空白


针对大埋深、高水压地层条件下修建横通道存在涌水涌砂、地层坍塌及结构破坏的风险,设计团队开展了《超大直径盾构隧道横向联络通道关键技术研究》,形成了钢-混组合特殊管片、MJS与冻结法相结合的地层加固、洞内临时防护体系等技术成果,有效填补超大直径盾构隧道横通道建设技术空白。

图5 特殊管片钢骨架.jpg

特殊管片加工


特长隧道纵向贯通专用疏散通道设计新方法:提高逃生效率


盾构隧道常用的疏散救援方式为竖向逃生,即利用上下层楼梯(或滑梯)先疏散至下层通道,再通过盾构井到达地面,疏散救援效率较低。本项目创新性提出纵向贯通式专用疏散通道的设计方案,大大提高了疏散救援效率。依托工程项目开展的《北京市特长地下道路防灾、减灾体系关键技术研究》,荣获2022年北京市科学技术一等奖。

图6 盾构井与专用救援匝道BIM模型.jpg


盾构井与专用救援匝道BIM模型


国产16m级超大直径盾构新设备:挖潜需求,助力研发应用


设计团队充分调研国内超大直径盾构工程案例及设备制造水平,结合工程特点,提出超大直径复合式盾构机技术要求,推动国产最大开挖直径16.07m泥水平衡盾构机研发、设计、建造、应用进程。

图7-“京华号”盾构机.jpg

“京华号”盾构机


东六环改造工程盾构段隧道的顺利贯通,为城市核心区地下道路建设提供了安全、可靠的样板方案。北京市政总院凭借多年来在超大直径盾构领域的科研成果和工程实践积淀,以综合精专的技术优势,落实城市建设高质量发展要求,设计人民满意的精品工程。



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