修建地铁是一项繁重的工程，如何在挖隧道的时候避免漏水塌方？工作人员在隧道作业时如何保证人身安全？途经地面有河流、高铁、高楼等地段，如何保证地面安全不沉降？日前，中铁华隧重型装备有限公司展示了修建轨道交通的那些“神器”。
运用钢套筒密闭始发及接收技术，可以使盾构机在封闭的空间里操作，保障施工安全。
如何防止漏水塌方？如何避过高楼民宅管线？
据了解，传统的隧道挖掘模式采用“暗挖”法，工程量大，效率低。使用盾构机施工后，修建地铁的效率比以前高许多，而广东华隧的“四大发明”更是解决了修建地铁隧道面临的许多根本性难题。
据介绍，要进行地铁隧道作业，首先要解决的是“首尾”的问题，即始发和到达处的土体构造，因为需要先打通一个通道。如何能够保证土体不从通道漏出来？首先要做是的保证施工土体的稳定性。长期以来，一般操作方法即在开挖的墙体往前延伸10米左右，从地面往下打孔注入水泥浆等物质加固，以增加土体的强度，“这叫端头加固，让施工土体达到自稳。”
但随着地面建筑越来越密集，端口加固的方式也越来越难操作。例如施工隧道通过的路段的地面临近高大建筑、高铁站、各种管线，或是居民住宅等。“不能因为要修地铁就把地面‘障碍’清掉吧，或者绕很长的路段过去。”为了解决这一难题，广东华隧集团研发出平衡始发/到达装置。李飞指着图示告诉记者，平衡始发/到达装置即在盾构机外套上一个套筒，将盾构机包住，这样就使得盾构机在封闭的空间里操作，同时通过盾构机本身的施加反压力功能，以实现稳定了土体的作用。“这个装置就像在盾构机外加一个托，施工的时候托着周围墙体。这就保证了即使不能从地面打孔加固，我们的施工主体也能安全不塌方，因为在隧道里被套筒托着了嘛。”
对于许多人来说，很可能认为在隧道里工作是件很危险的事。据介绍，在盾构法施工过程中，只有在盾构机的头部，即刀盘面作业危险性才比较大。“刀盘面与施工土体直接接触，有时候工作人员需要去作业，比如刀具坏了，要更换，这就容易有漏水、塌方等安全隐患。”据悉，传统做法是在作业前，提前进行刀盘位置周边的地面加固，也需要从地面打孔加固。但遇到地面条件不允许的情况，加固作业就无法操作。广东华隧集团想出一个办法，他们在刀盘里提前预埋了许多直径为30mm-50mm的冷冻管，再从冷冻设备向施工主体输入零下30度的盐水，将刀盘面直接接触的施工土体进行冷冻后，工作人员再进行土仓内作业，这个过程需要5-7天左右。
冷冻后的这层硬壳足以消除各种安全隐患，并且非常环保，“比传统加固的方式更环保，因为我们不改变地质结构，作业完成解冻后，这个地方又恢复原状了。”
运用泥水/土压双模式盾构机，可以依据不同的施工地质环境，随时切换模式。
遇上松软的喀斯特地貌地质如何修地铁？
解决了“头尾”的安全问题和施工人员的人身安全问题，接下来该解决中间施工段的安全作业问题。修建地铁隧道，常用泥水和土压平衡两种模式的盾构机。“在地深10多米的地下挖隧道，一定要保持压力平衡，以防止漏水、塌方。泥水盾构机通过输出液体施对土体加反压力，以达到压力平衡，同时通过盾构机里的泥水循环将作业过程中切割下来的渣土送出地面。用牛奶解释这一原理，“本来是清水，水搅拌成牛奶，再由管道传到地面，地面有一套分离装置，再将没有溶解的物质过滤出来。分离之后变成稀牛奶，再循环利用。”土压盾构机则是通过螺旋输送机把土输送出来。这两种模式盾构机最为常用，但该选择哪种模式的盾构机取决于作业的地质结构。
“选择哪种盾构机，要看隧道中间阶段是什么地质。”但往往经常遇到的情况是，一条工程段很可能有两种以上的地质结构。据介绍，在作业广州地铁9号线二标时就出现了该情况，该工程段地质属于喀斯特地貌，地质较为松软，易透水。按常理适合用泥水盾构机进行操作，但这又将面临一个新的问题，若是用泥水盾构机，其中有一个工程段的地质条件又不适宜用泥水盾构机作业，所以设备很难选。针对这一问题，技术人员通过不断研究讨论，决定把这两种类型的盾构机结合起来，研发了泥水/土压双模式盾构机，也就是说，在施工过程中，可根据情况随时切换模式。
当地铁隧道遇上高铁轨道如何防止地面沉降？
修建隧道，地面一般会出现小幅度沉降。据介绍，行业规定的可接受沉降范围是-30mm。但由于城市化进程加快，超大建筑、高铁轨道的分布也越来越密集，这些建筑体对地面沉降的幅度要求更严苛，如何让沉降幅度达标也是修建地铁时颇为棘手的问题。广东华隧集团在修建广州地铁九号线三标时，就遇到这样一个情况：施工段有武广高铁经过，当时时速为300公里/小时的高铁对轨道地面要求很高，他们提出，广州地铁9号线的修建过程中，必须达到地面“零沉降”，以保证高铁的运行安全。如果按照常规的操作模式，盾构机作业过隧道，必然会造成地面沉降。如何才能达到这个严苛的标准？李飞和同事们再三研究，提出了水平加固的方法。“我们就是先在地面挖个井，放置水平加固机下去，然后钻一排排的水平孔，随后喷浆，形成水泥柱，就好像我们在地下给它铺了几层架子，托住地面。有这些水平水泥柱隔离后，再在水平柱下挖隧道就不会造成地面沉降了。”据介绍。
据介绍，这“四大发明”是广东华隧集团在多年的经验中总结提炼形成的，这四大技术也逐渐在行业内“流行”起来。据了解，广东华隧集团中标的北京地铁12号线工程土建施工17合同段项目就将使用由华隧集团公司自主研发的先进盾构施工技术和设备高标准进行建设施工。