2025年4月20日凌晨，铁四院设计、中铁十四局、中交隧道局参与施工的北京东六环改造工程建成通车。自此，往来车辆可以通过地下隧道穿越城市副中心核心区。该项目创造了多项国内之最！
地下东六环“缝合”城市空间
作为北京市域内最大的交通环线，东六环承载着不小的交通流量，随着北京城市副中心的发展，交通压力明显增加，东六环改造工程通过“长盾构隧道入地”实现“城市缝合”。
东六环改造工程路线全长约16km，南起京哈高速立交，北至潞苑北大街，包括直接加宽段和入地改造段两部分。入地改造段以盾构隧道为主，盾构隧道长度约7.4km，采用分离式双洞布置。盾构开挖直径达16.7m，最大埋深超过60m，双线隧道分别由中铁十四局和中交隧道局承建。工程完工后，东六环潞苑二街至万盛南街段被转移到地下，将有效缓解现状东六环路的交通拥堵。
路线平面图
大国重器“深耕”地下
整条隧道具有“长、大、深、难”的特点：盾构一次连续掘进最长距离达4771m，隧道设计断面直径达15.4m，隧道最深埋深约75m，盾构段施工需要穿越砂土、富水高致密砂层、粉土及黏性土交互层等复杂地质，先后下穿铁路、地铁、公路、河流等多处风险源。
隧道断面图
面对工程难点，首发集团联合施工单位使用2台“国之重器”实施盾构施工。中铁十四局联合铁建重工为西线工程量身定制了盾构机“京华号”，中交隧道局则采用了中交天和制造的“运河号”盾构，两台盾构直径均为16m级。
盾构采用了第四代常压换刀、伸缩主驱动、超大直径重载管片高效倒运及拼装技术、高效大功率泥水环流系统、高精度开挖面气液独立平衡控制等多项技术，创新搭载管环收敛测量系统、管环平整度检测系统、管环选型系统、自动盾尾间隙测量系统、同步双液注浆系统、三通闭塞器换管装置等，为施工保驾护航。
“运河号”盾构 “京华号”盾构
结构与防水创新
盾构隧道由多块管片拼装组合而成，每块管片兼具结构与防水功能。如何防止渗漏水发生的情况，成为运营安全的最大问题。
设计单位铁四院在工程中创新采用“分布式凹凸榫+螺栓”新型连接方式，接缝处采用“外主内辅”双道密封垫，有效控制了接缝错台，大幅提升了接缝防水可靠性，极大提高了整体承载能力。
管片凹凸榫示意图
开工就遇“拦路虎”
盾构机始发后立即进入浅覆土地段，顶部覆土只有10m，覆土厚度远小于开挖直径。由于开挖断面大、覆土浅、地层自稳能力差，且水土压力差别较大，土层条件也不相同，浅覆土始发过程中水土压力的平衡难以掌控，盾构轴线控制和地面沉降控制存在较大难度。为此，建设双方在始发初期动态调整掘进参数，摸索浅覆土掘进规律，逐步完善掘进参数设定方法，最终将地面沉降控制在设计允许范围以内，施工步入正轨。
经过“浅覆土段”后，盾构机又立即进入“欢乐宋”建筑群下方，这是一个地上2层框架结构建筑，沉降允许值仅6mm，盾构顶与结构基础净距仅12～14m，仍处于“浅覆土”范畴，风险二次叠加。且四周存在污水管、雨水管、电力管线等，盾构隧道线路上还存在地源热泵井群。为确保顺利穿越，项目部对建筑所有框架柱采用自动化监测系统，根据实时反馈的监测数据进行掘进参数动态调整，最终结构累计最大沉降控制在2mm以内，顺利完成穿越。
“人机磨合”滴水不漏
穿越运潮减河施工是2台超大直径盾构面临的首次“大考”。运潮减河是连接北运河与潮白河的人工排水河道，河道上口宽204m，与隧道相交处河道下底宽度100m，盾构穿越过程中距运潮减河河底最大距离约为42.9m。
河底施工最大的风险就是涌水、涌砂，由于下穿地层多为粉细砂及粉质黏土互层，其中部分区域粉质黏土含量最大占比超80%以上，渣土处理十分困难，又加上泥水处理站处于城区内，面积受限，效率非常低。另外，在这种土层中，盾构机也会遇到排泥管口大量砾石堆积以及内部管路发生堵塞现象，致使泥水难于排送，盾构推进被迫停止。
为防止堵塞，“运河号”采用了自主研制的泥水舱分层逆洗技术，在泥水循环系统内配置多个压力传感器，可自动识别可能堵管的位置，通过逆洗及时排解排浆管堵塞，最终成功将沉降控制在3mm以内，管片上浮控制在15mm以内。
两大工程“贴身穿越”
京哈高铁是国家“八纵八横”高速铁路网的重要组成部分，是全国铁路交通最繁忙的干线之一。京哈高铁列车运行车次多、密度大，动、客、货车混跑，每日约有88对火车飞驰而过。为了保持铁路正常运营状态，盾构机下穿京哈铁路时，必须保持稳定作业，防止施工轻微扰动给铁路运行造成影响。
通过建设单位合理统筹、设计单位优化方案、监理单位严格监督、监测单位准确监测、施工单位有序组织，盾构机顺利通过铁路影响区，地表沉降始终控制在2mm以内，实现了成功穿越，保障了京哈铁路运营安全。
而城市副中心站综合交通枢纽是北京十大铁路门户枢纽之一，也是连接京津冀和城市中心区的换乘枢纽，建成后将成为亚洲最大地下综合交通枢纽。该段是工程盾构掘进中的特级风险源之一，也是全线最大施工难点。
该段是工程盾构掘进最深区域，地下埋深达75m，承压水水头达0.8MPa，左线穿越长度207m，右线穿越长度197m，且盾构机最上端距离基坑底板23m，距离抗拔桩仅3m。若一次性穿越高密实、强透水砂层，地层稳定性差，掘进风险高，稍有不慎，就会影响副中心站基坑安全。
隧道穿越和地质剖面图
为确保盾构安全顺利掘进，项目部超前谋划，优化了施工方案，严格控制盾构机掘进姿态，与设计单位共同研发同步双液注浆以及洞内径向深孔注浆等先进技术。
盾构同步注浆是盾构法施工的重要环节，对控制地层沉降、成型隧道位移和渗漏水起着关键作用。传统工艺多采用单液浆，普遍存在浆液凝结时间长、强度低、填充效果差等缺点，容易引发地层沉降、隧道上浮、管片碎裂及渗漏水等安全质量问题。国内外在探索盾构同步注浆质量提升过程中，发现双液浆具有显著优势，利用双液浆快凝、早强、抗渗的特点，可以有效克服或改善传统单液浆工艺问题，但其工艺复杂且在大直径盾构领域尚无应用经验。
双液注浆示意图
为此，设计、施工单位综合国内外已有经验和相关规范标准，通过多次试验选择关键控制指标。根据刀盘开挖直径和管片外径，获得每环管片同步注浆量。在不同的地层中根据不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短，做到“掘进、注浆同步”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。
最终，采用该工艺隧道外层浆液固结时间从8h缩短到1h，及时有效填补管片背后空隙，避免了管片上浮、错台及其引起的管片破损、渗漏水问题，有效控制了地面沉降，成型隧道“零渗漏”。
中间井超深基坑设计创新
2022年5月29日、6月25日，2台盾构机“京华号”、“运河号”掘进里程分别过半。因为掘进距离长，因此设置了中间工作井，施工期用作盾构机过站、检修，运营期为隧道设备用房设置区。
基坑开挖深度达43.4m，围护地下连续墙深73.4m，多为复杂敏感的粉质黏土层和粉细砂层。设计团队提出叠合墙、底板弧形结构设计以及采用逆作法施工等多种创新性设计方案，有效防范了基坑的涌水、涌砂等风险。
中间井基坑结构
综合立体救援体系
东六环隧道采用纵横结合的疏散方式，设立疏散救援专用通道层。盾构隧道段每公里设置1处人行横通道，每80m设置1处上下层疏散楼梯。与此同时，救援车辆可以通过行车层进入隧道，也可以通过盾构隧道两端设置的专用匝道进入盾构下层专用通道，抵达发生风险事件的点位。
北侧盾构井与救援匝道
打造绿色低碳环保工程
在绿色施工方面，建立由多方位传感器、智能逻辑单元、射频发射装置等构成的绿色施工监控模块，24h不间断监测，降低粉尘和有害气体浓度，改善工作环境。在智慧平台的赋能下，工程安全隐患同比下降50%，节能减排提升20%。
盾构隧道主体结构最大限度采用预制构件，与传统现浇模式相比，把施工现场大量的高强度作业移向“工作环境可实现人为控制的厂房内”进行现代化生产，改善了工人作业条件，减轻了劳动强度，提高构件生产精度，缩短施工周期，降低施工噪音，减少湿作业建筑垃圾，大大提升了绿色施工水平，最大限度节约了资源和成本。
除此之外，施工渣土经过四级过滤沉淀，达标的泥浆再循环至盾构机，继续进行盾构作业。施工泥浆经过无害化处理和废浆重复利用，达到“零排放”、“零污染”目标。
作为北京市重点工程、北京城市副中心标志性工程，这项国家级“平安百年品质示范工程”与“科技示范工程”的开通，是联通顺义、大兴、亦庄及北京首都国际机场、北京新机场的重要通道，对促进京津冀区域交通协同发展、提升全市交通服务水平、构建综合交通体系具有重要意义。
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