平谷线“钢铁巨龙”启用大规模智能盾构开启第二轮“冲刺跑”

  立秋已过，平谷线“瓜熟蒂落”的日子指日可待。在左线隧道刚刚顺利贯通后，平谷线政务中心站至政务中心东站区间右线隧道已展开盾构组装施工，右线盾构即将于本月内始发，被誉为“地下蛟龙”的盾构机已经就位，准备开始第二轮“冲刺跑”。

  作为连通京津冀的重要轨道交通线路，该项目将大规模采用智能化盾构，启用盾构远程监控平台、盾构自主掘进系统、盾构自动纠偏系统等智能技术。

  沿台阶拾级而下，18米的地下深处数十名建设者正各司其职，忙碌地进行着“基石一号”盾构机调试前的准备工作。步入未来的政务中心站，向左看，规整的平台向远处伸展，随天井洒落的阳光中止于目力尽头；向右看，视线米的左线圆形隧道；再回头，刀头已开始顺时针旋转，“钢铁巨龙”正在小试牛刀。调试之后，“基石一号”盾构机再次沉卧在轨道上，静待正式出发的日子。

  “我们负责的平谷线标段，地铁线路沿兆善大街东西向延伸，包含政务中心站、政务中心东站、政务中心站至政务中心东站盾构区间三部分。”项目经理杨宇博介绍，政务中心站位于兆善大街与勤政路交叉路口，为明挖法地下二层岛式车站，车站设备区为双柱三跨结构及形式，公共区标准段为单柱双跨结构及形式，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。这座车站总长281.5米，基坑最深处达19.9米，基坑支护采用地下连续墙+内支撑形式。未来乘客将可通过4个出入口和2个无障碍出入口进出这座现代化大型车站。

  政务中心东站则位于兆善大街与通济路交叉口西侧，沿兆善大街东西向敷设，未来将与规划中的102号线形成地下三层车站的L形换乘。目前，政务中心东站已预留了换乘条件。这座车站为明挖地下两层的岛式车站，车站设备区为双柱三跨结构及形式，公共区标准段为单柱双跨结构及形式，车站东端因与风道合建，预留换乘厅为三柱四跨结构及形式。其地下一层为站厅层，地下二层为站台层。这座车站总长度311.2米，基坑最深处为19.8米，基坑支护采用地下连续墙+内支撑形式。目前，该站共设立3个出入口。

  绿色是副中心的底色，北京城建轨道公司践行绿色施工，实现环境保护标准化。杨宇博介绍，施工现场设置洗轮机，所有车辆均需冲洗干净后方可离开，洒水车、地面清扫车、雾炮机和环场喷淋系统用于现场洒水清扫及降尘。“我们还在基坑开挖后安装了天幕减少扬尘，同时设置噪声检测仪实时监控，并在动火动焊作业配备电焊烟尘收集器防止污染。”杨宇博说。

  地下一层的楼梯边，阶梯状的架子上整齐排列着一个个透明小盆，盆里是泥浆、石块、黏土，外贴着“74环”“10环”“161环”等字样。它们是左线隧道挖掘时获得的地质样本，也是右线隧道挖掘时的重要参考。根据不同地质条件，盾构机掘进时将作出适当调整。

  据介绍，平谷线标段盾构要先后下穿燃气管道、市政管廊等诸多风险源，最近时距隧道管线米，还要克服含水细砂及中砂层等施工难题。不过在即将开启的右线盾构工程中，智能化掘进应用将大显神威。“这将大幅度减少操作手的工作强度并提高效率，还能实现精细化管理施工参数从而指导施工，避免人为操作及判断失误，规避施工人的因素，进一步提升工程质量。”项目技术部长张继超信心满满地表示。

  记者了解到，12标段采用的“基石一号”盾构机整机长度约为104米，推进系统最大推力达66809千牛，铰接系统最大推力为52685千牛，最大推进速度是80毫米/分钟，总重约达1050吨。

  这次的右线盾构工程将进行自主控制、智能监测、远程操控等，实现盾构的智能化掘进。运用大数据、先进控制、人工智能等技术，启用盾构智能保压系统、刀具磨损与刀温实时检测系统、盾尾间隙实时检测系统等智能技术。

  张继超介绍，盾构自主掘进系统通过智能化一键启动模块，可减少操作手对各项系统逐项启动的操作，避免因误操作导致的设备故障。这种一键掘进还能解决司机在掘进启动与停止间的繁琐操作，实现刀盘正反转自主决策、定速启动，模块化控制管理系统更是实现了即插即用。

  盾构自动纠偏系统能采集盾构机姿态与轴线状态，通过AI算法，自动控制各分区推进压力，实现自动纠偏功能，更精准指导参数的修正。目前，该系统的决策自适应更新已可以实时适应工况变化，客观预判性控制实现盾构运动状态稳定，高度实时性感知能保证纠偏并控制精度。

  与此同时，盾构智能保压系统能够对比当前土压与期望土压，采用AI算法，自适应控制螺机实时转速，实现土压动态自平衡。“这可以有效预防地表沉降与隆起，也是安全平稳纠偏掘进的前提保障。”张继超说，目前所有这些系统均已安装搭载完成，都将在右线盾构工程中应用。

  这项超级工程的建设，慢慢的变成了新技术与新工法的“试验田”，化身北京轨道交通首个盾构智能化掘进的示范工程。

  已经贯通的左线隧道入口处，工人在高高的脚手架中上下穿行，铺设隧道外壁。进入隧道，两侧灯光向前延伸，照亮了墙壁上排布整齐的接缝，如同一支巨大的“万花筒”。

  张继超介绍，未来在右线隧道施工时，不仅要对盾构智能化掘进展开应用及验证，北京城建轨道公司同时还要对盾构智能水平运输系统开展研究及应用，力争让更多新技术从副中心走向全国各地的重大工程中。

  “目前我们通过隧道高精度建模、电瓶车智能控车技术，解决电瓶车在隧道内的智能自控、精准定位问题。这将有效规避电瓶车司机长时间疲劳驾驶，减少隧道内部信息调度人员数量，让运输效率提升15%至30%。”他表示，这有望成为国内电瓶车智能水平运输的先例。

  在此之前，国内重大工程的盾构智能水平运输系统研究始终面临着几大关键问题，其中电瓶车改造及智能控车等问题都属“老大难”。例如电瓶车型号设备老旧，改造难度大；隧道内环境复杂，轨道平整度差；缺少无线信号传输；主动安全要求高、智能控车难度大、标准高等。

  面对这一道道难关，北京城建轨道公司的技术骨干密集展开研究，对电瓶车进行自动电气化改造，通过隧道高精度建模实现智能控车。

  眼下，水平运输感知模块、水平运输高精度地图构建模块、水平运输自主定位模块、水平运输障碍物检测模块、水平运输显示模块、水平运输智能控车模块、水平运输自组网通信模块等七大技术模块已通过软硬件协调，即将在右线隧道施工中大显身手。

  未来建成后，平谷线将西起朝阳区东大桥站，经副中心连通三河市，东至平谷区平谷站，全长约81.2公里，设站21座。按照规划，这中间还包括换乘站12座，未来可与6号线号线等多条轨道交通线路实现换乘。届时，其将采用市域D型车，设计最高速度地上段可达160公里/小时、地下段为120公里/小时。伴随着北三县、平谷区首次接入北京城市轨道交通网，今后副中心与平谷区之间可实现最快32分钟通达。与此同时，副中心与北三县更将实现最快9分钟通达，助力实现京津冀交通一体化。