近期，北京東六環（京哈高速-潞苑北大街）改造路段正式開通試運營，實現了高速路“藏”于地下。東六環改造工程全長約16.3公里，設計時速80公里，由現狀雙向4車道加寬至6車道，其中盾構隧道段長約7.4公里，是目前國內斷面最大、長度最長的高速公路盾構隧道。作為北京市城市副中心建設的重點工程，北京東六環改造工程是京津冀協同發展戰略的重要交通項目。

東六環入地隧道通車后，城市副中心各組團之間的10余條東西向城市道路也將實現貫通，有效縫合了城市空間，促進副中心與中心城區的快速連接。歷時5年，中交集團憑借先進的盾構技術和精細化管理，高質量完成了東六環改造工程，實現致密富水砂層長距離連續掘進、高水壓環境管片拼縫不滲不漏、城區敏感環境地層毫米級沉降，為北京城市發展注入新動能。

破繭成蝶

一場改變城市格局的“空間革命”

城市發展倒逼交通升級。北京東六環改造工程是《北京城市副中心控制性詳細規劃》中“打造縫合城市功能的創新發展軸、有效織補城市空間、解決高速公路分割城市問題”的標志性工程。“按設計時速80公里計算，開車通過這條特長隧道只需要七八分鐘，緩解地面道路交通壓力的同時，實現對副中心城市空間的縫合。”一公局集團隧道局北京東六環項目部總工程師呂計瑞介紹道。

北京東六環路2009年通車，至今已運營16年。從工程示意圖上看，東六環路相當于城市副中心的中軸線，東西兩側分布著辦公區、商務區、副中心站等重要功能區域。也因為東六環的分割，有11條規劃道路、5條現狀道路無法實現東西向貫通。近年來，隨著副中心發展不斷加快和功能日趨完善，東六環本身的高路基現狀日益成為分割城市的障礙，東西兩側原有道路連通和區塊聯系被這條高速公路阻斷。為有效“縫合”城市，北京決定實施東六環改造工程，地上道路“變身”為地下隧道，等級更高、通行更順、體驗更好。

項目地處北京城市副中心核心地帶，施工期間，保障城市副中心功能區交通出行需求、控制施工風險、保護環境極為重要。一公局集團依托強大的地下工程施工經驗與資源，開展方案研究，提出“中交大盾構隧道”方案，經設計論證和建設單位比選推薦，最終得到北京市政府的認可。“整個盾構穿越過程中，地面上基本上做到了零擾動，沉降控制在毫米級別。方案的成功落地，不僅為項目的高質量實施提供了保障，還減少了征地1060畝、減少伐木4.7萬棵、減少拆遷5.3萬平方米，節約水資源約3400萬噸，取得了良好示范效應。”呂計瑞說。

創新驅動

大國重器助力東六環“遁地隱身”

一公局集團隧道局承建東六環改造工程4標項目，包括入地改造段盾構隧道右線、中間豎井、接收井以及其他附屬工程，布置于六環路西側綠化帶內，是整個項目的關鍵控制性工程。

在下穿副中心樞紐的位置，最大埋深達到了74米，也是華北地區最深的隧道埋深。隧道具有“長、大、深”3個特點，還穿越京哈鐵路、副中心站綜合交通樞紐、地鐵6號線、通三鐵路等99處風險源。超大直徑、超長距離、超深覆土、超敏感環境等施工難點，對盾構機的可靠性、安全性和工程適應性提出了極高要求。“運河號”是中交天和為東六環改造項目量身打造的“鉆地神器”。中交天和項目總工程師路小民介紹：“‘運河號’整機長145米、重4500噸，國產化率達98%以上，是國產首臺16米級超大直徑盾構機，也是我國迄今為止研制的具有完全自主知識產權的最大直徑泥水平衡盾構機之一。”“運河號”配置了中交天和自主研發的全球首創超長距離掘進不換刀技術，將刀具壽命提升至國際同類產品的1.5倍；自主研發的泥水分層逆洗循環系統，確保在復雜地質中保持安全高效掘進；而光纖磨損檢測技術的首次應用，更實現了對16米級刀具的“全時體檢”。

2022年2月，“運河號”穿越連接北運河與潮白河的排水河道潮減河，因下穿地層多為粉細砂及粉質黏土互層，部分區域粉質黏土的最大含量超過80%，存在涌水、涌砂等重大風險，掘進施工就像“穿針引線”。一公局集團隧道局現場技術團隊充分應用智慧監控系統，全天候值守，隨時保證土壓、沉降量、注漿壓力、設備姿態等技術參數的最佳值。

2022年5月，“運河號”位于地下60米處，機頭上部是穿梭的列車和塔吊林立、建設繁忙的副中心站交通樞紐。“需下穿的副中心站交通樞紐段長207米，盾構機上部距離基坑底不足23米，距離抗拔樁僅3米，且地層為高密實、強透水砂層，穩定性差，稍有不慎就可能導致交通樞紐基坑安全風險，對盾構機性能無疑是巨大挑戰。”一公局集團隧道局東六環項目機電部部長葉延庚回憶說，“透水砂層更讓每一步掘進都充滿變數。”現場技術團隊通過“運河號”導向系統控制掘進姿態，這就像為盾構機裝上一雙眼睛，可以準確地判斷盾構機走向與姿態。如盾構姿態偏差過大，可即時報警和處置，確保盾構機在黑暗的地下不迷失方向或偏離設計軸線。項目還研發了“制、運、注”一體化的同步雙液注漿技術，把傳統在地面上設置的漿液攪拌站直接集成到盾構機上，這在世界范圍內是第一次實現。最終，地表沉降被控制在2毫米內，管片上浮量被控制在10毫米內，盾構機安全平穩地穿越隧道全線最大風險區域，滲漏水控制也達到“零滲漏”標準，填補了大直徑盾構施工技術領域的一項空白。

項目建設過程中，“運河號”穿越了99處重要的環境風險源，包括2條鐵路、1條運營地鐵線、2條河流，還有十幾條東西向的主干道。項目團隊采用立體分層布置，提高盾構機刀具在長距離掘進過程中的耐磨性能。“隧道最后2.5公里，我們刀具的磨損只有6毫米。”呂計瑞說。

在東六環改造工程施工過程中，“運河號”達到了全球領先水平，再次展現了我國超大直徑盾構機研制的強大實力，為我國未來地下空間的深度開發起到了重大示范效應。

智能管控

鑄就滴水不漏的品質工程

跟隨時任中交隧道局北京東六環改造工程項目經理，“運河號”的“掌舵者”何劍光，走進項目工程安全質量監控中心，首先映入眼簾的是占了一整面墻的超大電子屏幕，上面顯示著建筑信息管理平臺、“運河號”盾構監測、現場監控視頻、進度產值、氣象預警、第三方監測、現場工作管理等信息。“就連隧道管片的生產、運輸、拼裝場景，盾構機的推力、行程甚至分區壓力，都能一覽無余。即使盾構機出現掘進異常情況，也可以進行實時預警，并將預警信息通過手機短信推送給主要管理人員。”何劍光自豪地說。

何劍光介紹，項目深度應用了BIM技術，由建設單位牽頭，從設計源頭到最終運營，全生命周期應用BIM技術，搭建了項目建設綜合管控平臺，實現了從參數化設計到參數化管片預制、參數化掘進施工、再到參數化移交運營的“數字隧道”平臺。同時，為了大力推進盾構智能掘進，一公局集團隧道局通過搭建盾構掘進遠程監控與診斷平臺、盾構掘進三維可視化與安全預警平臺和管片智能選型與拼裝平臺，實現盾構掘進遠程實時監控決策、掘進狀態動態可視化仿真、環境安全自動化預警、管片選型與拼裝智能決策等功能，極大提升了國內大直徑盾構智能掘進水平。

盾構施工過程中，需要拼裝3671環、超過3.6萬塊管片。管片的預制和安裝質量，直接影響著隧道建設品質。為了確保隧道結構不滲不漏，項目團隊自主研發了預制構件智造信息管理系統，以“六維智能”的高標準技術，實現了管片制造全過程的智能化管理和控制。在管片預制階段，項目應用“六維智造”信息與自動化系統，實現管片毫米級高精度預制生產。在管片拼裝環節，項目應用自動檢測系統，隨機地質雷達檢測管片背后注漿狀態，實現成型隧道隨時體檢。“管片自動拼裝系統通過傳感模塊采集每個待安裝管片的標識信息、盾構機的物理狀態信息以及拼裝區域周圍的圖像信息，系統可以根據獲取結果，控制拼裝機將抓取的待安裝管片旋轉移動至拼裝區域，大幅提高管片拼裝質量與進度。”何劍光進一步解釋道。對比傳統施工法，采用管片排版與拼裝質量智能控制技術，項目實現了管片高精度數字化預制、管片高精度拼裝，端面錯臺量小于1毫米，環縫錯臺量小于3毫米，實現35萬平方米襯砌不滲不漏。

“這里的每一塊管片擁有專屬的‘身份證’。”現場技術工人隆文指著管片娓娓道來，“通過手機掃描管片上的二維碼，就可查看管片從生產到安裝全過程的數據采集和存儲信息，做到生產過程安全可視，質量可控、可追溯。”

東六環改造工程的智能化管控還體現在盾構機的創新細節上。為了保證盾構機連續、均衡、平穩推進，項目團隊針對工程線路及地質情況，將自動監測系統引入盾構機，施工人員可以在盾構機主控室，通過屏幕，對盾構姿態、隧道管片變形、盾尾間隙實現24小時實時監測。“盾構機當前位置與隧道設計軸線的偏差以及趨勢在屏幕上一覽無余，我們輪流換班，盯控各項參數，并據此調整控制盾構機掘進方向，使其始終保持在允許的偏差范圍內。”“運河號”主控室內，一公局集團盾構機操作員敖游指著屏幕介紹道。

在過硬的技術、精密的組織以及智慧工地的加持下，“運河號”盾構自2021年8月10日始發，到2023年8月21日順利完成接收，歷時約24個月，掘進時段平均日進尺16米，最高日進尺24米，最高月度進尺526米，刷新了當時國內大直徑盾構掘進速度最快紀錄。

歷時1900多個日夜，北京東六環改造工程自正式破土動工至實現通車，無數建設者們揮灑汗水、辛勤付出，創造了交通運輸部“平安百年品質工程創建示范項目”和“科技示范工程”，成為大城市開展更新改造、充分利用國土空間等諸多方面的新樣板。

（中交集團）