中铁隧道集团北京铁路地下直径线科技创新纪实 组图

北京直径线隧道内场景

项目经理盾构专家何峰（左一）与带压动火作业出仓人员庆祝。

在北京站至北京西站铁路地下直径线，中国中铁隧道集团坚持科技创新，攻克了刀盘刀具与地层适应性技术、沉降精确控制技术、泥水处理达标排放技术和压缩空气条件下动火修复刀盘刀具技术，构建起拥有自我知识产权的核心技术体系。这“四大技术”恰似一条“流水线”，破解了泥水盾构在不同地层条件下“掘得动”“稳得住”“排得走”“修得好”的技术难题。

掘得动：刀盘刀具与地层适应性技术

在北京铁路地下直径线盾构掘进面临多样的地质和水文条件,在西段天宁寺区域，要配置能对付硬度大于30Mpa的岩石和粒径大于0.6米的卵石富水复合地层的刀具；在中段宣武门区域，要配置适应粘土砂卵石水下复合地层的刀具；在东段，要配置适应黏土粉细砂少水复合地层的刀具。盾构机从天宁寺地下刚刚掘进数十米，就碰上了密实如混凝土的超硬地层，配置的进口刀具对此也无可奈何。“就好比是钻头在砂轮里打转,眼瞅着打了卷儿的刀具无法向前掘进。

据了解，针对进口刀具对北京地质“水土不服”且磨损快的实际，项目部提出了“立体切削”的概念，实现了刀具配置全部国产化，自主研发的盾构机周边刮刀和盾构机撕裂刀均获得国家实用新型专利。他们还研发出具有自主知识产权的刀具磨损检测专利技术，实现了盾构掘进过程中刀具磨损情况的自动化检测。

稳得住：沉降精确控制技术

北京铁路地下直径线沿线建构筑物密集，下穿地铁2号线，有4公里区段与其平行，最近距离仅1.7米，还要下穿地铁4号线宣武门站；近距离穿越正阳门、前门箭楼、中国铁道博物馆、明城墙等一批重要文物；沿线有国资委、共青团中央办公楼等重要建筑物；天宁寺桥、西便门桥、护城河等重要构筑物也伴随直径线隧道；雨水、污水、自来水、热力、燃气等各类地下管线密布。穿越的北京三大地铁干线而不能干扰其运营，敏感地段沉降控制要控制在3毫米以内，这对重达1600吨的盾构机来说谈何容易，标准近乎苛刻。头顶“达摩克利斯之剑”的何峰如临深渊、如履薄冰、如坐针毡。

气垫式泥水平衡盾构掘进时，首先用一定压力使高粘度泥浆充满刀盘前方和盾体周围，随着刀盘转动刀具切削岩土，泥浆无孔不入地堵住地层空隙，在被切削地层的表面形成一层泥膜。在有压泥浆支撑下，泥浆始终“无微不至”地支撑着地层，保护作业空间的安全。

与此同时，气垫仓内的泥浆被压缩空气精确地控制着，压力可精确到每平方厘米0.1公斤，从而对不同环境下的沉降实现精确控制。泥水压力和气垫压力，由技术人员针对不同环境，根据有效计算模型确定，有效计算模型则由项目部和同济大学技术人员联合攻关确定。同时，项目部技术人员还及时在掘进过程中对管片背后的空隙进行同步回填注浆和二次加强注浆。加之在作业面上部、中部和底部都安装了感应测量装置，盾构施工对沉降精准控制变得游刃有余。