北京新機(jī)場施工挑戰(zhàn)最難一段：永興河北路綜合管廊下穿大廣高速

4月24日，中建一局北京新機(jī)場永興河北路綜合管廊工程開始下穿大廣高速。隨著轟隆隆的巨響，中建一局剛組裝完成的“鋼鐵穿山甲”開始挖掘坑道。鋼鐵穿山甲長9米、高5米，也叫矩形混凝土預(yù)制頂推設(shè)備。這是北京地區(qū)首次應(yīng)用該技術(shù)。

中建一局北京新機(jī)場管廊工程全長12公里。在新修道路下方4.5米，是一條平行于道路的巨大水泥管廊，內(nèi)含電力、信號(hào)、燃?xì)狻⒆詠硭拖浪韧?。建成后，新機(jī)場的用電、用水、燃?xì)馀c信號(hào)均從這條通路輸入，換句話說，該項(xiàng)目將打通新機(jī)場的生命線。這也是體現(xiàn)京津冀一體化的重要戰(zhàn)略工程。永興河北路第五標(biāo)段道路全長1.62公里，項(xiàng)目距離北京大興國際新機(jī)場9.8公里，位于北京與河北交界，是新機(jī)場大動(dòng)脈的最難一段。

中建一局北京新機(jī)場管廊工程這一關(guān)乎民生的工程面臨的最大問題，是如何跨越大廣高速。大廣高速設(shè)計(jì)時(shí)速北起黑龍江省大慶市，南至廣東省廣州市，是連接?xùn)|北、華北、華中與華南的交通大動(dòng)脈。管廊要通過大廣高速，必然會(huì)擾動(dòng)高速路基?，F(xiàn)場土壤為黏質(zhì)粉土和粉細(xì)砂，并有滯水，一旦開工，沉降是很難避免的。而業(yè)主提出的需求是工程造成沉降不得超過1.5毫米。

一般管廊施工分為兩種，一種是明開斷路，即暫時(shí)斷開高速，露天開挖。由于大廣高速通車量大，地位重要，中建一局北京新機(jī)場管廊工程項(xiàng)目經(jīng)理朱軍立決定：“堅(jiān)決不能斷路，我們再想想其他辦法！”

于是，項(xiàng)目不得不考慮第二種方案淺埋暗挖。按一般的施工工藝，坑道分解為幾小塊依次人工開鑿，按照“挖一段支護(hù)一段”的方法進(jìn)行。但這樣一來，地表道路沉降很難控制，施工人員安全風(fēng)險(xiǎn)高。而且工期將長達(dá)12個(gè)月。

如何既保證路面通行，又保障施工安全？項(xiàng)目多番查閱資料發(fā)現(xiàn)，有一種國內(nèi)尚未推廣的矩形盾構(gòu)頂推施工新工藝，不僅能控制沉降，而且能將工期縮短一半。但相關(guān)設(shè)備仍處于非標(biāo)準(zhǔn)化階段。項(xiàng)目部查閱相關(guān)的工程資料，前往各地實(shí)地考察技術(shù)，研究后認(rèn)為，矩形盾構(gòu)頂推設(shè)備可以現(xiàn)場組裝，在大廣高速下施用。在項(xiàng)目經(jīng)理的帶領(lǐng)下，中建一局團(tuán)隊(duì)經(jīng)過不懈努力，比選多種技術(shù)路線，多次組織專家論證，最終確定了矩形盾構(gòu)頂推施工方案。

下穿大廣高速的管廊總長129米，設(shè)計(jì)為“電力艙、水信艙、燃?xì)馀?、水艙”四艙，截面為矩形，尺寸?5.1米*4.7米。矩形盾構(gòu)頂推采用并行兩孔頂進(jìn)，先鑿?fù)M截面尺寸9.1米*5.5米的一孔，再鑿?fù)?米*5米的另一孔。目前市面上只有一種盾構(gòu)機(jī)尺寸與本項(xiàng)目相匹配，另一孔尺寸卻沒有與之匹配的盾構(gòu)機(jī)，于是本項(xiàng)目加大投入，定做了一臺(tái)土壓平衡式頂管機(jī)。

施工的第一步是挖掘和支護(hù)工作井，第二步是300噸級大吊車將穿山甲的零件吊下始發(fā)井，現(xiàn)場組裝。隨著頂管機(jī)頭部挖掘前進(jìn)，地面上預(yù)制的矩形管片也將被一節(jié)節(jié)吊運(yùn)下井，添加到頂管機(jī)的尾部，形成管廊。頂推到大廣高速另一側(cè)后，設(shè)備從接受井吊起。

與一般盾構(gòu)機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)刀盤不同，矩形頂管機(jī)的頭部，是大小不一的7個(gè)刀盤（最大的直徑4.2米）。多刀盤切削面積只占矩形斷面的83%左右，刀盤切削不到的土體是通過擠壓、攪拌而被排出的。邊緣機(jī)殼上還設(shè)有合金鏟齒來鏟碎盲區(qū)的土體。最終可挖出一個(gè)矩形的坑道。

鋼鐵穿山甲的尾巴是一節(jié)一節(jié)的預(yù)制管片組成。管片為抗?jié)B高強(qiáng)度混凝土，之間依靠F型承插結(jié)構(gòu)和鋼墊圈，緊密結(jié)合，不留空隙。

穿山甲向前的動(dòng)力，來自于尾巴后端24臺(tái)千斤頂，液壓油缸組提供的3千多噸推力。施工過程中為控制高速路面的沉降、隆起在規(guī)定允許范圍內(nèi)，水土壓力感應(yīng)器和激光經(jīng)緯儀將實(shí)時(shí)監(jiān)測，頂進(jìn)中機(jī)頭一旦出現(xiàn)微小轉(zhuǎn)角，刀盤就會(huì)反轉(zhuǎn)，以回糾角度。

施工前，在洞口采用旋噴樁加固了坑道土體，防止頂推機(jī)進(jìn)入時(shí)涌水涌泥，地面塌陷。另外，頂管機(jī)切削下來的泥土，將在泥土倉內(nèi)變成“牙膏”——塑性體泥團(tuán)，通過螺旋出土器排出。排土量要控制好，配合穿山甲的前進(jìn)速度，以平衡土壓力和地下水壓力。

另一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，是從管節(jié)的孔洞向外噴射一種“壁壓注觸變泥漿”，在穿山甲殼外形成一層潤滑界面，不僅減小阻力，還能消除對上部土體的擾動(dòng)。管廊內(nèi)部最后將布置防水材料層，避免土壤水分滲漏進(jìn)管廊。

為控制土壓力平衡，頂推作業(yè)為24小時(shí)連續(xù)頂推，極大縮短了工期，比淺埋暗挖人工作業(yè)節(jié)省5個(gè)多月。頂推施工后，新管廊將與明挖段的較寬的管廊連接，形成一個(gè)喇叭口的形狀。據(jù)項(xiàng)目部技術(shù)人員介紹，寬大的地下管廊，今后可供人員輕松進(jìn)出穿越，為檢修和設(shè)施擴(kuò)建提供了極大方便，不必再“封路扒路，開膛破肚”。

另外，中建一局還負(fù)責(zé)修筑跨越大廣高速的路橋，全橋總長579米，正與地下管廊同時(shí)推進(jìn)。

來源：北京晚報(bào)