近期，北京东六环（京哈高速-潞苑北大街）改造路段正式开通试运营，实现了高速路“藏”于地下。东六环改造工程全长约16.3公里，设计时速80公里，由现状双向4车道加宽至6车道，其中盾构隧道段长约7.4公里，是目前国内断面最大、长度最长的高速公路盾构隧道。作为北京市城市副中心建设的重点工程，北京东六环改造工程是京津冀协同发展战略的重要交通项目。
东六环入地隧道通车后，城市副中心各组团之间的10余条东西向城市道路也将实现贯通，有效缝合了城市空间，促进副中心与中心城区的快速连接。历时5年，中交集团凭借先进的盾构技术和精细化管理，高质量完成了东六环改造工程，实现致密富水砂层长距离连续掘进、高水压环境管片拼缝不渗不漏、城区敏感环境地层毫米级沉降，为北京城市发展注入新动能。
破茧成蝶
一场改变城市格局的“空间革命”
城市发展倒逼交通升级。北京东六环改造工程是《北京城市副中心控制性详细规划》中“打造缝合城市功能的创新发展轴、有效织补城市空间、解决高速公路分割城市问题”的标志性工程。“按设计时速80公里计算，开车通过这条特长隧道只需要七八分钟，缓解地面道路交通压力的同时，实现对副中心城市空间的缝合。”一公局集团隧道局北京东六环项目部总工程师吕计瑞介绍道。
北京东六环路2009年通车，至今已运营16年。从工程示意图上看，东六环路相当于城市副中心的中轴线，东西两侧分布着办公区、商务区、副中心站等重要功能区域。也因为东六环的分割，有11条规划道路、5条现状道路无法实现东西向贯通。近年来，随着副中心发展不断加快和功能日趋完善，东六环本身的高路基现状日益成为分割城市的障碍，东西两侧原有道路连通和区块联系被这条高速公路阻断。为有效“缝合”城市，北京决定实施东六环改造工程，地上道路“变身”为地下隧道，等级更高、通行更顺、体验更好。
项目地处北京城市副中心核心地带，施工期间，保障城市副中心功能区交通出行需求、控制施工风险、保护环境极为重要。一公局集团依托强大的地下工程施工经验与资源，开展方案研究，提出“中交大盾构隧道”方案，经设计论证和建设单位比选推荐，最终得到北京市政府的认可。“整个盾构穿越过程中，地面上基本上做到了零扰动，沉降控制在毫米级别。方案的成功落地，不仅为项目的高质量实施提供了保障，还减少了征地1060亩、减少伐木4.7万棵、减少拆迁5.3万平方米，节约水资源约3400万吨，取得了良好示范效应。”吕计瑞说。
创新驱动
大国重器助力东六环“遁地隐身”
一公局集团隧道局承建东六环改造工程4标项目，包括入地改造段盾构隧道右线、中间竖井、接收井以及其他附属工程，布置于六环路西侧绿化带内，是整个项目的关键控制性工程。
在下穿副中心枢纽的位置，最大埋深达到了74米，也是华北地区最深的隧道埋深。隧道具有“长、大、深”3个特点，还穿越京哈铁路、副中心站综合交通枢纽、地铁6号线、通三铁路等99处风险源。超大直径、超长距离、超深覆土、超敏感环境等施工难点，对盾构机的可靠性、安全性和工程适应性提出了极高要求。“运河号”是中交天和为东六环改造项目量身打造的“钻地神器”。中交天和项目总工程师路小民介绍：“‘运河号’整机长145米、重4500吨，国产化率达98%以上，是国产首台16米级超大直径盾构机，也是我国迄今为止研制的具有完全自主知识产权的最大直径泥水平衡盾构机之一。”“运河号”配置了中交天和自主研发的全球首创超长距离掘进不换刀技术，将刀具寿命提升至国际同类产品的1.5倍；自主研发的泥水分层逆洗循环系统，确保在复杂地质中保持安全高效掘进；而光纤磨损检测技术的首次应用，更实现了对16米级刀具的“全时体检”。
2022年2月，“运河号”穿越连接北运河与潮白河的排水河道潮减河，因下穿地层多为粉细砂及粉质黏土互层，部分区域粉质黏土的最大含量超过80%，存在涌水、涌砂等重大风险，掘进施工就像“穿针引线”。一公局集团隧道局现场技术团队充分应用智慧监控系统，全天候值守，随时保证土压、沉降量、注浆压力、设备姿态等技术参数的最佳值。
2022年5月，“运河号”位于地下60米处，机头上部是穿梭的列车和塔吊林立、建设繁忙的副中心站交通枢纽。“需下穿的副中心站交通枢纽段长207米，盾构机上部距离基坑底不足23米，距离抗拔桩仅3米，且地层为高密实、强透水砂层，稳定性差，稍有不慎就可能导致交通枢纽基坑安全风险，对盾构机性能无疑是巨大挑战。”一公局集团隧道局东六环项目机电部部长叶延庚回忆说，“透水砂层更让每一步掘进都充满变数。”现场技术团队通过“运河号”导向系统控制掘进姿态，这就像为盾构机装上一双眼睛，可以准确地判断盾构机走向与姿态。如盾构姿态偏差过大，可即时报警和处置，确保盾构机在黑暗的地下不迷失方向或偏离设计轴线。项目还研发了“制、运、注”一体化的同步双液注浆技术，把传统在地面上设置的浆液搅拌站直接集成到盾构机上，这在世界范围内是第一次实现。最终，地表沉降被控制在2毫米内，管片上浮量被控制在10毫米内，盾构机安全平稳地穿越隧道全线最大风险区域，渗漏水控制也达到“零渗漏”标准，填补了大直径盾构施工技术领域的一项空白。
项目建设过程中，“运河号”穿越了99处重要的环境风险源，包括2条铁路、1条运营地铁线、2条河流，还有十几条东西向的主干道。项目团队采用立体分层布置，提高盾构机刀具在长距离掘进过程中的耐磨性能。“隧道最后2.5公里，我们刀具的磨损只有6毫米。”吕计瑞说。
在东六环改造工程施工过程中，“运河号”达到了全球领先水平，再次展现了我国超大直径盾构机研制的强大实力，为我国未来地下空间的深度开发起到了重大示范效应。
智能管控
铸就滴水不漏的品质工程
跟随时任中交隧道局北京东六环改造工程项目经理，“运河号”的“掌舵者”何剑光，走进项目工程安全质量监控中心，首先映入眼帘的是占了一整面墙的超大电子屏幕，上面显示着建筑信息管理平台、“运河号”盾构监测、现场监控视频、进度产值、气象预警、第三方监测、现场工作管理等信息。“就连隧道管片的生产、运输、拼装场景，盾构机的推力、行程甚至分区压力，都能一览无余。即使盾构机出现掘进异常情况，也可以进行实时预警，并将预警信息通过手机短信推送给主要管理人员。”何剑光自豪地说。
何剑光介绍，项目深度应用了BIM技术，由建设单位牵头，从设计源头到最终运营，全生命周期应用BIM技术，搭建了项目建设综合管控平台，实现了从参数化设计到参数化管片预制、参数化掘进施工、再到参数化移交运营的“数字隧道”平台。同时，为了大力推进盾构智能掘进，一公局集团隧道局通过搭建盾构掘进远程监控与诊断平台、盾构掘进三维可视化与安全预警平台和管片智能选型与拼装平台，实现盾构掘进远程实时监控决策、掘进状态动态可视化仿真、环境安全自动化预警、管片选型与拼装智能决策等功能，极大提升了国内大直径盾构智能掘进水平。
盾构施工过程中，需要拼装3671环、超过3.6万块管片。管片的预制和安装质量，直接影响着隧道建设品质。为了确保隧道结构不渗不漏，项目团队自主研发了预制构件智造信息管理系统，以“六维智能”的高标准技术，实现了管片制造全过程的智能化管理和控制。在管片预制阶段，项目应用“六维智造”信息与自动化系统，实现管片毫米级高精度预制生产。在管片拼装环节，项目应用自动检测系统，随机地质雷达检测管片背后注浆状态，实现成型隧道随时体检。“管片自动拼装系统通过传感模块采集每个待安装管片的标识信息、盾构机的物理状态信息以及拼装区域周围的图像信息，系统可以根据获取结果，控制拼装机将抓取的待安装管片旋转移动至拼装区域，大幅提高管片拼装质量与进度。”何剑光进一步解释道。对比传统施工法，采用管片排版与拼装质量智能控制技术，项目实现了管片高精度数字化预制、管片高精度拼装，端面错台量小于1毫米，环缝错台量小于3毫米，实现35万平方米衬砌不渗不漏。
“这里的每一块管片拥有专属的‘身份证’。”现场技术工人隆文指着管片娓娓道来，“通过手机扫描管片上的二维码，就可查看管片从生产到安装全过程的数据采集和存储信息，做到生产过程安全可视，质量可控、可追溯。”
东六环改造工程的智能化管控还体现在盾构机的创新细节上。为了保证盾构机连续、均衡、平稳推进，项目团队针对工程线路及地质情况，将自动监测系统引入盾构机，施工人员可以在盾构机主控室，通过屏幕，对盾构姿态、隧道管片变形、盾尾间隙实现24小时实时监测。“盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势在屏幕上一览无余，我们轮流换班，盯控各项参数，并据此调整控制盾构机掘进方向，使其始终保持在允许的偏差范围内。”“运河号”主控室内，一公局集团盾构机操作员敖游指着屏幕介绍道。
在过硬的技术、精密的组织以及智慧工地的加持下，“运河号”盾构自2021年8月10日始发，到2023年8月21日顺利完成接收，历时约24个月，掘进时段平均日进尺16米，最高日进尺24米，最高月度进尺526米，刷新了当时国内大直径盾构掘进速度最快纪录。
历时1900多个日夜，北京东六环改造工程自正式破土动工至实现通车，无数建设者们挥洒汗水、辛勤付出，创造了交通运输部“平安百年品质工程创建示范项目”和“科技示范工程”，成为大城市开展更新改造、充分利用国土空间等诸多方面的新样板。（中交集团）
