全机械下挖地铁隧道废水泵站完成双线掘进                           ■记者 董一鸣/摄

        位于北五环附近的地铁17号线京西站—勇士营站区间地下28米隧道深处，一个直径3米左右的盾构刀盘旋转掘进。不过这次掘进的目标并非是贯通隧道，而是向隧道下方挖出了一个5米深的废水泵房。

        据北京建工土木公司隧道施工技术创新团队指挥长马云新来说，这次掘进的成功标志着国内首个全机械下挖地铁隧道废水泵站双线掘进全部完成。

        地铁隧道使用中需要进行清洁作业，产生的废水会排入预先设置在双向地铁隧道之间联通的联络通道下方，再通过泵进行抽排，是地铁运营的重要组成部分。传统的施工需要通过人工挖掘或冻沙成岩再采用徒手搭配机械开挖的方式进行，无论是施工效率，还是过程中的结构安全控制难度都极大。

        由北京建工土木公司研发的这套系统不仅在国内首次实现了泵房的全过程自动化挖掘，做到全机械、小型化，并实现了在主隧道下方挖掘的可能性。

        这套系统看起来和盾构机极为相似，只不过盾构机掘进的刀头在这套系统中被放置在中段，且刀盘尺寸小于常规盾构机，而前后端分别作为动力和配套承台，同时，这套系统的刀头角度可调节。通过电脑模拟可以看出，掘进中也是通过刀盘向下挖掘，钢制管片随后推入，待刀头到指定深度后进行混凝土注浆封堵，再提拉刀头，形成全过程泵房机械化挖掘。

        “围绕下挖中结构变形、地层压力变化、封底材料选择和施工时间等问题，我们通过4年多研究，形成了一套数据体系，解决以往人工挖掘存在的塌孔、渗漏等风险，形成了挖掘期间的土压平衡，施工效率提高了一倍以上，为地铁施工再添一份安全保障。”马云新说。

        除了下挖泵房之外，这套系统的刀盘还可以旋转向侧面进行联络通道的掘进作业。马云新说：“地铁运营期间，为了解决因故障车辆停在隧道乘客疏散的要求，隧道内都会间隔一段距离设置一条贯通两条主隧道的联络通道，这也是地铁建设的必要工序。”施工中，采用这套系统让刀盘从一端带压掘进，再在另一端进行刀盘接收，实现了整体挖掘的全机械无人工。

        掘进中，技术团队还在国内首次使用了反拉法工艺。传统的联络通道掘进采取顶推作业，也就是刀盘掘进一环，管片推入一环的周而复始，这需要在主隧道中增加一套顶推装置，而顶推装置的受力点正好在主隧道后壁的管片上，掘进中整个隧道都要跟着装置一起受力，对整个隧道结构变形产生不利影响。

        该项目采用的反拉法，便是将顶改为拉，而拉的固定点设定在靠近掘进洞口一侧的管片上，如同拉弓射箭一样将管片拽进去，过程中所有压力集中在洞口一侧的管片上而不是整个主隧道受到挤压，可以有效保证施工的安全性和掘进速度，同时，这套体系占用空间相比顶推工艺更小，如平谷线等大直径隧道采用这种方法，设备后端还可以进行材料和人员运输，确保在全机械化联络通道施工的同时不影响其它工序。

        此外，该标段还运用信息化手段实时掌握隧道安全数据，在施工全过程中做到了“心明”和“眼亮”，确保了新技术在百年地铁工程中的成功应用。