北京地铁建设新技术：大盾构机创地下最大圆洞

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阎彤摄

　　四通八达的地铁让市民的出行得到了很大的便利。而为了更快地推进北京地铁的建设，建设者们在建设过程中也博采众长，采取了不少新的工艺、新的技术。

　　 大盾构机

　　 “吉祥九号”

　　 创地下最大圆洞

　　地铁14号线东风北桥站至京顺路站区段，全长3.6公里。北京轨道交通建设管理有限公司第三项目中心相关负责人介绍，这一标段在国内首创将“大盾构”施工法使用于城市轨道建设中。目前这台大盾构机已成功完成任务，从京顺路站顺利吊出。

　　在此之前，“大盾构”机大多用于公路隧道建设，运用到城市轨道建设在国内还是第一次，“城市地下轨道挖掘面临着地质条件复杂、地下管线繁多等问题，使用大盾构机一直存在技术上的瓶颈，14号线这一标段勘探时地下水比较大，明挖不具备条件，暗挖的风险太大，大家就想到了大盾构机。”在技术上得以保障之后，大盾构机登场。而这一盾构机开挖直径为10.26米，盾壳最大直径为10.22米，重达1000多吨，最大掘进速度平均为每分钟8.5厘米，是目前国内地铁用最大直径的盾构机。这一盾构机被命名为“吉祥九号”。

　　盾构机被从竖井运到地下的那一天的场景，工人们都很兴奋，因为这个盾构机比一般的盾构机要大一倍，简直是个庞然大物。按照开工的先例，盾构机被缠上了红色的条幅和红色的绣球，最前端也被刷成了红色，虽然往前一推进，红色就会被砂石磨掉，但是在下一次维修保养的时候，大家伙儿还是把它刷成红色，说这样吉利。

　　的确吉利，“吉祥九号”在东风北桥站始发，在京顺路站东侧顺利接收。以往的盾构施工，都是上下行两条轨道的隧道分别掘进，而这台约有三四层楼高的“史上最大盾构机”一次可挖出能容纳列车上下行两条轨道的隧道，创下地铁施工地下“最大圆洞”的纪录。

　　盾构机前方的刀盘旋转着挺进，绞碎土壤；通过螺旋传送带传送到后方的运输车上；机身位置的一圈千斤顶“发力”，向四壁贴上环状的管片……这就是大盾构机工作的过程。据操作的工人说，每次看到盾构机往前前进一点，心里就止不住地兴奋。

　　北京市轨道交通建设管理公司相关负责人介绍，大盾构机在地铁施工中的应用最大特点在于——利用大盾构机先完成区间结构和完成部分车站结构；其最大的优势在于——最大限度减小地铁隧道占用地下空间，由于地铁区间隧道由两条“合并”为一条，与以往两条隧道模式相比，进一步减小了对地下空间的占用，对于北京这样的大都市未来地下空间的整体开发，可以尽可能预留空间条件。另外，大盾构机“一次性”为地铁车站“创造”出暗挖施工工作面，可直接通过地下暗挖就能扩挖出车站，减小了地铁车站施工拆迁占地面积，也减小了对地面交通的影响，而且车站总体工期可控，“比暗挖施工占用的地面面积要少30%，工程工期将减少40%。”

　　 接触网式供电

　　 三根红色“小辫”

　　 地铁跑起来更带劲

　　经常搭乘6号线的市民会发现，6号线列车车顶上有三根红色的“小辫”，而在车辆运行时，这“小辫”就会翘起，与高压电网亲密接触。原来这是接触网式供电，是6号线跟其他地铁线最大的不同。

　　北京轨道交通建设管理有限公司第四项目中心副总工程师孙静说，在6号线之前，供电方式多为第三轨供电。但是由于6号线是大运量快速运行列车，其需要的电力就会增多，“它是8列编组，而且运行速度达到每小时100公里，其电压等级为1500伏的直流电压，这样我们就想到了接触网式供电方式。”

　　“北京地铁运营了40多年，还是头一遭使用这种新技术。”孙静细数了一下这种供电方式的优势——安全系数高，列车跑起来动力强劲，目前已是世界地铁的主流。

　　“以前的地铁都是把高压电藏在轨道旁。只有6号线，是通过车厢上方的3个受电弓与1500伏的直流电网接触获得动力。”正是这一供电方式，让车辆行驶的铁轨内不再带电，6号线的维修保障人员可以在线路不断电的情况下徒步在轨道内行走并进行电路的检查。

　　由于接触网式供电方式供电比较顺畅，也能够节约一定的电力。节电的实例还有很多。比如在地铁14号线张郭庄站，细心的乘客会看到一块醒目的电子节能展示牌，上面显示着光伏发电节能数据。该站因是国内建成运营的首座屋顶太阳能光伏发电地铁站而受到关注。按照北京地区平均太阳光照射角度计算及平均照射量，需要2500平方米电池组件采光发电，当时建设单位北京市轨道交通建设管理有限公司，为使屋顶采光面达到50%自然透光率的设计要求，在建设中采用了半透光型太阳能电池组件排布。据介绍，这里装机容量为60千瓦的太阳能光伏发电系统运行正常，日均发电量40至50千瓦，承担了地铁张郭庄站大约1/3的日用电量。

　　 冷却施工

　　 节水不惧塌方

　　“随着地铁线网的加密，地铁建设的环境越来越复杂，风险源的数量越来越多，风险的危害也越来越严重。”作为北京轨道交通建设管理有限公司第四项目部风险部部长，张昊有着这样的认识。他还记得，当时在建设7号线双合村至焦化厂区间外挂泵房时，由于地下承压水很多，施工时特意在施工区域周边打了8个降水井，但是让施工方没想到的是，地下不断有水涌出来，越挖越浅，“本来是要挖3.5米深，但是挖到3米的时候就不断有泥沙堆积，根本挖不下去。”

　　张昊回忆，当时面对这种情况，施工方不断打听谁有解决方案，“最后有一个注浆队伍帮我们解决了，还是用深孔注浆加固的。”就这样，不断地注浆封堵，不断地挖，三个多月的工夫，才挖出8平方米的一个“坑”。

　　“承压水地层，对注浆加固要求太高，稍有不慎，就会功败垂成。”为此，轨道公司在不断探索新的方法。这一次，在6号线二期施工过程中，从玉带河大街至郝家府、东部新城站至东小营站的联络通道和泵房，他们又面临了在承压水层开挖的局面，但周边又不具备降水条件，还好，他们找到了解决的方法。

　　“我们用的是冻结法，通过不断循环的冷却盐水将土层里面的水冻结住，这样在冻结圈保护下开挖土方，工人们用风镐凿岩土，再也不用担心塌方的危险了！而且也不用注浆、降水，同时节约了水资源。”张昊说。

　　水是地铁建设中不可避免的问题，雨水也不得不防。今年汛期，地铁建设安全度过。张昊说，这得益于预先的防护，公司5月初就召开了防汛工作动员会，制定了防汛原则，他们是“有雨没雨当有雨对待，小雨大雨当大雨准备”。“今年在7号线湾子站施工时，他们砌了一道600毫米厚的钢筋混凝土墙，专门用其隔开正在运行的9号线和北京西站，这样即使湾子站发生雨水倒灌事故，也不会对9号线和北京西站运营线造成影响。”张昊表示，正是这样的风险意识，让地铁建设一直平稳推进。