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　　作者 | 須臾千秋，清華大學土木工程博士

　　通常講到某某隧道時，相伴而來的都是一些聽上去就人跡罕至的名字，不是“xx溝”，就是“xx嶺”。

　　的確，高速公路與鐵路的隧道往往是為了穿越難以繞行或翻過的山脈而修建的，這些地方自古以來交通不便，確實人煙稀少。

　　不過，這其中也有例外，“望京隧道”就是這樣的存在。

　　望京是北京最繁華的地段之一，房價超過10萬一平米，這種地方，除了地鐵隧道和下水道外，人們實在很難想象它能有像大山深處一樣，跑高鐵的隧道。

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　　（一）跑高鐵的望京隧道為何要修在地下？

　　望京隧道是京沈高鐵的一部分。

　　京沈高鐵于2014年7月1日開工建設(shè)，設(shè)計時速為350km/h，線路全長679.626公里，總投資約1245億元，沿途共經(jīng)三省五市，預計在2020年底通車，是連接北京與整個東北的交通大動脈，建成后，沈陽到北京只需2.5個小時，同時串起遼西山區(qū)的朝陽、阜新等城市。

　　而望京隧道就是它進入北京城的最后八公里。

　　由于京沈高鐵的規(guī)劃建設(shè)較晚，北京市已經(jīng)具有了超大城市的規(guī)模，地價已經(jīng)開始飛漲。如果讓京沈高鐵像之前的鐵路一樣在地面上招搖過市，拆遷成本怕是足夠再修一條高鐵了。

　　因此，京沈高鐵要么把北京一端的車站修在遠郊外：這樣一來從市區(qū)到車站就要消耗大量的時間并增加道路擁堵，高鐵速度再快也沒有意義；要么把京沈高鐵的進城一段修在地下。

　　（二）穿越居民區(qū)、機場快軌、地下管線，如何保證不拆遷、“零沉降”？

　　京沈高鐵在北京端的終點站是星火站，它位于北京市東北部四五環(huán)之間，是北京曾經(jīng)的遠郊區(qū)，如今的市中心。

　　京沈高鐵從星火站出來后，一路向北到達北京的郊區(qū)順義，途中正好經(jīng)過位于東北四、五環(huán)之間的望京CBD，還要穿越機場快軌、地鐵15號線馬泉營站、紅磚藝術(shù)中心、污水處理廠以及多條市政道路，此外還有數(shù)不盡的管網(wǎng)和1.8公里的居民區(qū)。

　　其中的機場快軌屬于特級風險源，施工地段探明有200多處、埋深100多米的熱力管道和大量水井，如措施不當，容易導致盾構(gòu)施工中氣壓失衡，給施工和地面構(gòu)筑物帶來重大安全隱患。

　　為了減少對地面建筑和地下管線、地鐵的影響，京沈高鐵必須被埋在非常深的地下，相當于是“地鐵的地鐵”。

　　望京隧道的豎井維護地連墻深達68米、基坑開挖深度41.6米，均為華北地區(qū)之最。隧道最深處達43米，但即便這樣，其距離馬泉營地鐵站的圍護結(jié)構(gòu)也僅有0.6米，穿越距離長達120米。

　　望京隧道，是京沈高鐵全線唯一一處采用雙洞單線盾構(gòu)技術(shù)施工的隧道，同時也是國內(nèi)首條高鐵線路穿越城市區(qū)采用大直徑盾構(gòu)工藝的隧道。

　　由于地上結(jié)構(gòu)復雜，隧道的掘進需要盾構(gòu)機在地下連續(xù)掘進3680米，中間無法設(shè)置任何檢修井，這要求盾構(gòu)各系統(tǒng)、各部件必須有較高的可靠性和較長的使用壽命。

　　盾構(gòu)采用四臺直徑10.9米擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的泥水盾構(gòu)機“共青團號”，高度與三層樓相當，盾構(gòu)機開挖直徑10.87米，全長87米，總重1500噸，僅盾構(gòu)機刀盤就配備安裝中心魚尾刀、焊接貝殼刀、更換貝殼刀等各類道具352把，推進系統(tǒng)由共計50個油缸協(xié)同完成，堪稱國內(nèi)同類盾構(gòu)機“巨無霸”。

　　隧道從兩側(cè)采用兩臺挖掘機同時進行掘進，在中間的2號豎井匯合將隧道打通，創(chuàng)下了國內(nèi)大直徑盾構(gòu)施工盾構(gòu)機同時到達、同時接收、同時拆解、相繼吊裝施工技術(shù)上的先河和創(chuàng)舉。

　　要在這些已經(jīng)建成的建筑物下方穿行，最大的要求就是不能造成土體變形。

　　尤其是下穿車站密集道岔區(qū)時，需要保證每天近700余次地鐵列車運行安全，變形量控制要求在正負1毫米以內(nèi)，這在一般的隧道施工中幾乎是不可能完成的任務。

　　然而，望京隧道的精密施工通過采用氣壓式平衡原理，提前布置一定寬度的超前加固和水平加固通道，輔以同步雙液注漿系統(tǒng)來控制地表沉降，居然做到了0.68毫米的沉降，達到了形變要求，成功穿越了危險區(qū)域。

　　在整條隧道中，施工的沉降也都不到6毫米，遠遠優(yōu)于規(guī)范中對隧道施工的要求。經(jīng)評估，隧道上方334棟各類不同民房均未出現(xiàn)任何新增裂縫，舊有裂縫和缺陷沒有進一步發(fā)展與擴大，望京隧道的修建真正做到了完全的“安靜不打擾”。

　　除了盾構(gòu)機外，望京隧道的管片也與普通隧道管片不同，它是采用新型4D連續(xù)端鉤形鋼纖維部分或全部取代了鋼筋，制備的鋼纖維混凝土管片。

　　與普通鋼筋混凝土管片相比，鋼纖維管片在各個方向上的抗拉強度都較好，沒有明顯的薄弱環(huán)節(jié)。這是因為鋼纖維在管片混凝土內(nèi)的分布比較均勻，可以提供不同方向上的拉力，這正適合受力形式復雜的地下隧道管片。

　　與傳統(tǒng)鋼筋混凝土管片相比，這種管片還有著顯著的價格優(yōu)勢，能節(jié)省38.9%的造價，同時顯著提高管片混凝土的抗裂性能，在遭遇凍融循環(huán)、火災高溫等惡劣環(huán)境時，也有更好的性能表現(xiàn)。

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　　（三）在市區(qū)施工，如何滿足環(huán)保要求也是個大問題

　　在北京市區(qū)進行隧道施工相比起在荒郊野嶺施工還有另一個重大難點，就是嚴格的環(huán)保要求。

　　像施工中的泥漿、沙土這些東西，雖然并不會對自然環(huán)境造成什么影響，但是在城市中卻會破壞人們的生活和居住環(huán)境。在整個望京隧道作業(yè)施工過程中，成功取得綠色環(huán)保施工——泥水處理循環(huán)利用“零排放”等一系列新工藝。

　　泥水盾構(gòu)法施工，勢必會產(chǎn)生大體量的超細顆粒泥漿，這種泥漿很難自然沉淀分成泥和水，如果依靠傳統(tǒng)物理方法進行處理，然后集中排放，不僅會造成嚴重的環(huán)境污染，而且能耗投入高，處理這種泥漿一直是一個世界性的難題。

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　　為此，施工單位與國內(nèi)高校、科研機構(gòu)積極開展聯(lián)合攻關(guān)，建成了首批國內(nèi)大直徑泥水盾構(gòu)“零污染、零滲漏、零排放”泥水處理工廠，并形成掌握了國內(nèi)首批全新泥水處理新技術(shù)、新標準、新經(jīng)驗和新制度。

　　這有效解決了細顆粒地層中的泥水固液分離問題，不僅可以分離頭發(fā)絲粗細的細顆粒，同時還打破了傳統(tǒng)泥水固液分離處理只能隨掘進運轉(zhuǎn)的模式，實現(xiàn)了24小時獨立運轉(zhuǎn)，極大提高了泥水處理能力，對周邊環(huán)境不構(gòu)成污染，同時也能大量節(jié)省沉淀池的建設(shè)空間，實現(xiàn)盾構(gòu)施工過程泥漿不落地全循環(huán)運轉(zhuǎn)零排放的目標。

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　　結(jié)語

　　京沈高鐵是中國“四縱四橫”高速鐵路網(wǎng)的最后一條，京沈高鐵的建成意味著中國強勁的高鐵框架完全搭起，中國的每一個大區(qū)域之間都被高鐵網(wǎng)絡(luò)連接了起來，哈爾濱到北京的通勤時間將被縮短到5小時以內(nèi)，對于加快東北老工業(yè)基地、促進京津冀協(xié)同發(fā)展、進一步優(yōu)化全國路網(wǎng)布局具有重大意義。