中国高铁智能建造第一隧

■本报 刘福昌

“我们全体党员和入党积极分子，与清华园隧道合个影，留作纪念。”4月25日，中铁十四局集团京张高铁清华园隧道项目部总工程师陈爽和他的伙伴们再次来到地下20多米深的隧道，簇拥党旗，庄严存照，永志纪念。

这一天，清华园隧道无砟轨道施工提前完成，静候5月铺轨。距离2019年底京张高铁全线建成通车的目标更加接近。

负责轨道精调的工程师沈燕涛终于长舒一口气，他说：“还剩下正式铺轨后最后一次对钢轨进行精调。最后算下来，一公里线路采集分析数据接近3万个。”

为在高铁隧道内跑起来更平稳舒适，他们将轨道精调的误差控制在0.5毫米以内，相当于一个指甲盖的厚度。

而这，正是清华园隧道无数个精确数据其中的一个环节。

京张高铁全长174公里，清华园隧道是全线唯一的盾构隧道，隧道长6022米，为单洞双线隧道，管片外径12.2米、内径11.1米，是北京市目前最大直径的盾构隧道。

中铁工程设计咨询集团有限公司王洪雨是京张高铁项目总体设计负责人。他说：“京张高铁起点站设在北京二环边的西直门，沿途北上6公里，要经过高楼林立的都市核心区，高铁建在寸土寸金的地面，动迁成本和难度都极大。为尽量减少或者避免高铁对周边百姓生活、出行的影响，最后选择了地下方案。”

隧道穿越北京核心区，必须穿越周边多座敏感建筑物，和北京地铁10号线、15号线、12号线交叉而过，与13号线并行，此外还要下穿7处重要城市道路、88条重要市政管线，有特级风险源3处、一级风险源80处，是目前国内城市核心区穿越地层最复杂、重要建（构）筑物众多的高铁单洞双线大直径高风险盾构隧道。

大盾构公司副总经理、项目部经理周庆合解释说：“打个比方，北京是人体，这些市政管线相当于人体动脉，我们就相当于在这些动脉之间做手术，必须要精准操作。”

中铁十四局集团盾构隧道施工领域的专家型精英人才汇聚清华园。这次任务对他们来说是前所未有的挑战。“就相当于给北京做一个巨型又精准的外科手术，它的精度偏差不能超过万分之一。”项目部盾构经理、国内盾构机高压进舱作业第一人赵斌说。清华园隧道断面是常见地铁隧道的4倍，而隧道掘进期间误差以毫米计，甚至必须做到“零沉降”。

100多年前，詹天佑不怕困难，毅然接受了京张铁路的设计和建造任务，他翻山越岭，勘测线路，周密计算。

新时代建设者以“天佑号”为盾构机命名，围绕“精品工程、智能京张”建设要求，以可视化为抓手，在智能建设上大显身手。

“开工伊始，我们的可视化平台开发工作就一刻未停。”主攻可视化智慧施工系统开发的项目部副总工程师刘磊介绍，“这一系统主要包括工点信息、盾构监控、工程GIS、监测数据、视频管理以及系统管理等六大模块。”

在盾构监控指挥中心，大屏上清晰地滚动显示一系列数据。刘磊说：“监控模块显示盾构机的参数，通过参数变化，实现对盾构机姿态的实时监控。”

同时，该系统可在多种终端设备使用。他掏出手机，打开APP轻松快捷查询到盾构机施工信息，比如对地铁13号线旁的基坑可以实现全自动四维监控，每15分钟刷新一次监控数据，自动生成累计形变曲线，自动分析超限变形情况，还可以提前感知并预警。

比这更关键的还有工程GIS模块，主要对地质条件、周边环境以及检测测点信息数字化进行反应。自动数据分析具有自动预警功能。比如对穿越敏感建筑物的监测，可以对海量数据进行处理分析，轻松生成三维地层剖面图，掌握地质信息，做好应对预案。

这个监控指挥中心的数据同时会上传到千里之外的南京总部。在那儿，中铁十四局集团建有全国大盾构数据指挥中心，盾构专家24小时提供远程监控和技术服务。

2018年2月初，南京的数据指挥中心发现，第二台盾构机掘进参数异常，推力过大、油压过高、有结泥饼现象，掘进放缓，24小时掘进一环，只有2米的进度。他们立即通知现场停机抽刀检查。

“结果发现有8把边缘刀磨损严重，磨坏的地方达到了10厘米深。我们换上自主研发的新式刀具，平均每天掘进到8环。”工程部部长高始军说。

可视化技术使盾构掘进如虎添翼，加上了“双保险”。清华园隧道与地铁10号线交叉点，规范要求沉降不超过2毫米。第三方检测结果显示，实际沉降仅0.7毫米。

2018年11月20日上午，“天佑号”盾构机安全穿越核心区，清华园隧道贯通，地下潜行379天，累计掘进2225环，创造了城市核心区单月掘进237环、474米的纪录。

千帆竞渡，勇进者胜。BIM、可视化、大数据、移动互联网等一批高科技和新技术的普遍应用，形成科技创新的澎湃动力，为京张再次惊艳世界、为中国铁路“金色名片”再添亮色。