北京地铁盾构机战胜无水大粒径漂砾石

　　地铁“大跃进”盾构演绎精彩

　　北京是新中国获批和修建地铁最早的城市，于上世纪60年代修建的第一条地铁主要出于战备考虑，采用明挖施工法修建，一期工程全长23.6公里，从动工修建到正式通车历时四年多时间。

　　2000年9月25日，由北京城建集团承建的北京地铁五号线试验段工程在雍和宫破土动工，该实验段北起雍和宫南至北新桥，区间隧道全长约700米。为了保护该路段内的古建筑，北京城建首次使用了从国外引进的盾构机进行暗挖施工，由于施工进展比较顺利，从此开启了北京地铁隧道采用盾构法施工的新时代。

　　新世纪以来，北京已建和在建地铁的区间隧道大多采用盾构法施工，在北京这个古今建筑密集、道桥密布、交通繁忙的大都市下面挖地铁隧道，难度可想而知，盾构法成为不二之选。以即将建成通车的北京九号线为例，盾构机就发挥了巨大作用，克服了被地铁隧道施工专家称为的“世界性难题”--穿越无水大粒径漂砾石地层。输送机等进行了优化改进，研发了自主的自动控制系统，制造了两台拥有我国自主知识产权的盾构机，使该盾构设备具有大开口率、高扭矩、高推速、强输送能力等显着特点。

　　一是针对盾构地层卵石粒径大的特点，采用大直径螺旋输送机带式螺旋，输出最大粒径由原先ф460mm×L750mm增大到ф650mm×L1100mm,可大幅提高大粒径卵石的通过能力，是目前中国6m级在用地铁盾构最大的无轴螺旋输送机。

　　二是进一步优化刀盘、刀具布置。原盾构刀盘采用圆形辐条式，不能满足大粒径漂砾石地层施工，改进优化后刀盘开口率为54%,并采用优质合金刀具。

　　三是增大推力及推速，大幅提高工效。盾构机推力由原来的37500kN增大到40000kN,在全镐推进时，速度能达到92mm/min,在全千斤顶顶伸下理论最大日掘进速度为48环，日进尺57.6m.

　　四是研制出具有自主产权的控制系统。控制系统具有自主知识产权，特别是自动纠偏系统可有效降低对操作手操作水平的要求，使操作手从繁复地操作中解放出来，使其有更多精力处理施工中的其他问题，解决制约盾构施工效率及成型隧道质量的瓶颈，以提高施工效率，确保工程质量。

　　项目部盾构施工专家方依文告诉记者，实际施工时地层难度超乎想象，地层稳定性极差，土压力平衡建立非常困难，对盾构设备刀具磨损严重，也对塑流化改造技术、管理和效果控制提出非常高的要求。因线路地面构筑物较多，盾构机的同步注浆采用双液注浆系统，双液注浆不仅具有填充密实功能，同时具备调节浆液凝固时间功能，在穿越建（构）筑物施工时，能够较好地控制地面变形，满足施工需要；同时，通过严格控制盾构推力、土压力、注浆量、尽量减少盾构掘进方向的改变，保证管片拼装质量，减少变位和变形；采用土体塑流化改造措施，强化盾构掘进施工管理，优化盾构施工参数，加强同步注浆和二次补浆，以“匀速，均衡、连续”的原则通过立交桥区；在整个盾构施工过程中严密观察土质变化状况、尽量减少对地层的扰动。紧密依靠沉降监测数据，及时调整盾构掘进参数。

　　从第一台盾构开始掘进到双线贯通，仅用4个月时间，单线掘进3个月。并创造了单班掘进20环、单日掘进35环、单周掘进176环、地面微沉降、桥梁2mm沉降的不俗业绩，各项指标完全满足要求。

　　2011年7月中旬，随着直径6.14米的加泥式土压平衡盾构机精准破洞而出，由北京市政四公司承建的地铁九号线03标段盾构区间实现双线洞通，标志着称为“世界性难题”的无水大粒径漂砾石地层下盾构施工难题被成功攻破。