2016年4月7日,随着错埠岭站站台层南侧端墙最后一方混凝土浇筑完成,地铁3号线南段实现全线洞通,施工人员正在铺设轨道。
2016年4月26日,大型轨道焊接机正在对地铁3号线最后一节轨道进行焊接。
技术人员查看3号线各区间节点情况。
文/半岛记者 娄花 图/半岛记者 张伟
2016年12月18日,市民将坐上幸福地铁通往更美好的生活,这一刻,让很多人激动不已,甚至流出幸福的热泪。而这一幸福时刻的到来,是无数的地铁建设者们攻坚克难,交出了最漂亮的答卷,是沿线的居民用最包容的心态,谱写出了最和谐的乐章！
由于青岛地质条件复杂、建筑物密集等难题,从2009年启动建设,地铁建设创下了一个又一个的国内先例。今天,乘坐着快捷、舒适的地铁,回想着地铁的巨大施工难度和建设者们的艰辛付出,或许你会倍加珍惜这幸福时刻的到来！
最怕沉降 火车道下挖地铁,零沉降！ 中铁十四局集团隧道公司副总经理王春国作为施工单位的代表,自2010年6月进场,由中铁十四局集团隧道公司承建的青岛地铁3号线土建14标包括一站两区间,其中永火区间下穿胶济线段隧道,根据设计要求,永火区间隧道出永平路站后,沿振华路自东向西依次下穿四流中路、国棉六厂专用线及胶济铁路后,向西直行进入火车北站。标段内两个全线重大一级风险源,分别是永火区间下穿胶济线和下穿5栋上世纪70年代的居民楼。
繁忙的胶济线每天有近70对列车通过,要在9.9米深的地下开挖地铁隧道,施工难度、风险性极大,一旦出现路基沉降,后果不堪设想。“必须保证零沉降！这是我们立下的军令状。”王春国说。作为重大一级风险隧道,项目上下不断研讨论证,科学施工,在夜间架设钢便梁,在火车停运的两个小时内,见缝插针地紧张施工。在原国棉六厂院外的胶济铁路线上,每天深夜11点到凌晨1点,施工人员要趁列车不运行的时段,抽换钢枕,清理两侧道渣,铺设临时便梁,人工挖坑桩,完成一段就要恢复原样,以便列车正常通行。
青岛地铁3号线14标段永平路至火车北站区间全长1241米,需暗挖下穿北苑风景小区楼群。这个区段的建筑大多建于上世纪七八十年代,基础薄弱抗震性能较差。隧道穿越时,埋深只有17米,地质大部分为回填杂土和中风化花岗岩,爆破风险极高。
为保证施工安全,在采用矿山法爆破施工穿越居民区老建筑时,采用多项科学技术减振,振速降至1厘米/秒,居国内领先水平。通俗地说,就是将平常人听到的一次爆破,分解为几段小爆破,前段小爆破成为后段小爆破的膨胀空间,进而降低了振速。专家称,这种工法在国内地铁施工中属首次使用。
施工难度最大 短短300米用了425天 时针拨到2014年7月17日,3号线太延区间十几名工人正在等待着,为右线最后1.5米作业做准备。“捅破这层‘窗户纸’,整个区间就彻底通了！”中铁隧道集团3号线青岛项目部经理王军涛说,左线已于3月份贯通,挖开这短短的1.5米,就意味着太延区间实现了双线贯通。
挖掘机操作工周师傅发动了机器,振奋人心的轰鸣声响起,过了10分钟,右线便打通了。据介绍,太延区间全长1294.9米,沿香港西路东西向延伸,并在香港西路一疗附近穿过密集建筑群,该区间西段地质条件较差,地下都是强风化岩,王军涛介绍说,“我们先后5次邀请国内外知名隧道专家召开风险控制相关会议,制定了严格的重大风险源风险管控措施,经过一段时间的经验积累,制定了暗挖工程控制三要素的开挖责任制度,同时施工时严格控制循环开挖进尺不超过0.5米。”
王军涛说,“太延区间右线西段下穿6处建筑,由于这段下穿建筑物的部分施工难度全国罕见,从施工区域地上建筑物距离计算,下穿建筑群的距离不过短短300米,却用了整整425天。”
曾暂停爆破开挖施工俩月,王军涛介绍,“不同于普通区间隧道开挖所使用的爆破开挖技术,在太延区间隧道西段下穿多所建筑物的300多米距离内,我们采取了高端别雷管进行弱爆破,也就是通过多点爆破方式分散冲击波,以此减小振速。通过这种方式,这个重点段的振速控制在0.5厘米/秒,远低于要求的2厘米/秒。”王军涛说,与此同时,区间施工还增加了国内先进的自动化监测控制设备,每5分钟传输监测数据1次,施工人员能实时掌握建筑物是否发生沉降、是否变形。
最险区间 泉李区间“石头上摞豆腐” 泉李区间地质就像“石头上摞豆腐”,隧道横断面上半部分是富水砂层,下半部分是坚硬岩层,这是青岛地铁3号线最大的风险区。再加上隧道下穿李村河和7栋上世纪90年代的建筑物,更是险上加险。2014年11月20日,青岛地铁3号线泉李区间(万年泉路站—李村站)实现双线贯通。泉李区间位于李沧区商贸圈主干道,施工方通过采用国内领先的注浆工艺对“豆腐”进行加固,布设自动化检测设备防沉降,这些都是青岛地铁的先例,而且严格遵循短进尺爆破,最终实现了该区间的安全顺利贯通。
“泉李区间的施工地质条件就像是在石头上面摞豆腐！豆腐就是富水的砂层。”青岛地铁集团建设分公司朱明的这句话很形象地说明了泉李区间的施工难度之大。朱明介绍,鉴于泉李区间上软下硬的地质条件,在国内都十分罕见,因此按工程风险等级评定,泉李区间被列为青岛地铁3号线最大风险源,属最高工程风险等级。针对地质条件复杂、下穿建筑物多的情况,各参建方制定了切实可行的下穿施工方案及重大风险源管控措施,采取了短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测的施工原则。
朱明告诉记者,为了确保施工安全,中国铁建十六局集团青岛市地铁一期工程(3号线)土建11标项目部先后组织了9次专家研讨会,就施工和技术方案进行论证,最终研究采用了具有国内领先技术的WSS注浆工艺,专项采购一流注浆设备,对隧道开挖轮廓线外扩5米范围内的富水砂层进行注浆止水加固施工。每一次注浆长度为10米,开挖6米,预留4米作为止浆墙,也就是加固注浆。此工艺技术标准高,注浆效果好。
泉李区间施工场地位于李沧区商贸圈主干道,交通繁忙,车流量大。施工道路上方公交车形成的动荷载,极有可能在初期支护完成前引起道路下沉,甚至坍塌,造成管线破坏、交通中断。此外,隧道下穿季节性河流李村河及7栋上世纪90年代建筑物群,左右线合计穿越长度624米。该区间地质围岩条件差、埋置深度较浅、无法采取地面辅助措施。
“我们采用了具有国内先进技术水平的自动化监测设备,在建筑物上布设监测点,每5分钟监测一次,一共布置了100多个点。”11标项目部副经理孟凡茂告诉记者,项目部通过在建筑物上布设监测点,而监测点上有传感器,将传感器和收集器连接,收集器收集到的数据,通过无线传输至云端平台,在云端平台上进行数据处理,可以在云端平台上直观看到检测数据的变化,能够及时科学地指导现场隧道施工作业。
“每个点的位置变化就能看出建筑物的沉降情况,如果发现特殊情况,会立马采取预防措施。”该项目的副经理左文昊说,每个建筑物上有10到20个监测点。
最后“硬骨头” 错埠岭站创轨道崭新施工模式 提起3号线的“硬骨头”,错埠岭站避不开“风头”,由于拆迁等方面的原因,错埠岭站最后一个完工,2016年4月26日,随着错埠岭车站最后一节钢轨焊接完成,青岛地铁3号线南段实现轨通,为确保年底全线通车提供了保障。值得一提的是,在错埠岭站施工中,青岛地铁利用北段运营线路运输轨料,现场人工散铺的施工方案,大幅推进整体工程进程,同时也开创了国内首例地铁既有线施工模式。
3号线南段铺轨任务有效工期较短,施工任务繁重。青岛地铁精确论证施工方案,合理组织调配资源,科学安排施工生产。在施工高峰期时期灵活优化施工组织,同时组织3个铺轨基地的施工,充分利用有效时间提高作业效率。2016年春节,青岛地铁与施工单位组织上百名作业人员施工作业,抓安全、抓质量、抓进度,大大推进整个工程进程。为确保轨通目标顺利实现,施工单位中铁一局项目部全体员工放弃与家人团聚的机会,完成了难度最大的青人区间(青岛站——人民会堂站)铺轨及化岭区间(敦化路站——错埠岭站)最后两组减振道岔。化岭区间于4月1日接过工作面后,立刻组织队伍双线同时施工,为保证总工期目标不受影响,项目部迅速调整施工方案,24小时连续施工,将道床浇筑、钢轨焊接、边沟浇筑等工序穿插进行,于4月3日实现短轨通,4月4日实现了长轨通,为后续各专业施工赢得了宝贵时间。
作为全线最后一个完工的车站,错埠岭站如采用正常施工方案,整个岭清区间(错埠岭站——清江路站)及错埠岭站3.123km线路需等到车站完成之后方可展开,势必导致工期节点的严重滞后。
经过细致调查和系统论证,青岛地铁创新思维,提出利用北段运营线路进行轨料运输,现场人工散铺的施工方案。在方案的落实过程中,青岛地铁周密安排运输计划,施工单位中铁三局青岛第一市政联合体克服既有线安全运输要求高、现场散铺施工工效低、施工配合量增加、信息交流频繁等困难。在合理工期内安全、优质、高效地完成剩余轨道工程的施工任务。开创了国内首例地铁既有线施工模式,大幅度推进整体工程进程。
正常的施工条件下需要从轨排井把组装后的轨排吊至隧道内,然后再利用工程车洞内逐节铺轨,因北段已通车运营,原有的铺轨基地已取消,施工单位只能从车辆段建立的铺轨基地往错埠岭站进行铺轨材料运输,但运营线路因本身的演练压力较大,材料运输时间每日时间为凌晨0点至次日4点,沟通协调量大、安全风险大,这些给轨道施工组织提出了极高要求。全线“轨通”为后续供电、机电、通信、信号等专业跟进施工赢得了宝贵时间,为后续“电通”、联调、试运行及年底全线通车试运营奠定了坚实基础。
建筑物最密集 210米下穿6处建筑 200多米的长度要通过六个建筑物,一个区间内只有一个竖井,单洞掘进长度最长的隧道……这些都是青岛地铁3号线五四广场车站至江西路车站之间的区间隧道(五江区间)左线大里程2013年12月29日贯通创下的纪录,五江区间自2011年5月31日起进入主线施工,由于区间所在的香港中路和南京路沿线建筑物密集,对施工爆破的要求非常高,同时丰富的地下水也为施工中防止路面沉降提出了巨大难题。
爆破振速低,地面人体感觉不到 五江区间出五四广场站,沿香港中路前行,后转到南京路下方。左线全长1270米,独头掘进907米,右线全长1300米。左线大里程(即竖井往江西路车站方向)是青岛地铁3号线单洞独头掘进最长的隧道。
中铁二十局该项目的总工程师陈传平介绍,所谓的单洞独头掘进是指,五江区间所在的香港中路沿线由于建筑物密集,不便于设置竖井,因此五江区间全线只设有一处竖井,所有的机械运输和出渣都只通过一处竖井完成,导致施工现场作业面通风困难、出渣运距长,给施工带来不少考验。“一般区间的竖井大约300米一个,这个只有一个竖井,再加上爆破的特殊方法等,施工进度肯定受影响。”陈传平算了算,历时943天,每天的进度大约为0.96米。
陈传平告诉记者,隧道下穿包括公共资源交易大厅在内的6座建筑物共计210米,对爆破的要求也相当严格。在这210米区间隧道的爆破施工中,施工单位专门采用了打“中空孔”的方式,即在每个施工面上打上3个直径为150毫米、长度为30米的“中空孔”。这样爆破后产生的力除了向外扩散,还将通过“中空孔”向内扩散,把原先全部向外扩散的压力分解,将减少爆破对建筑物带来的震动。相较于原先每方土石方使用1.7公斤的炸药量,使用“中空孔”后,炸药量减少至每方1.4公斤,用药量的减少,也起到了减震的效果,整个爆破的振速控制在1厘米/秒,地面人体基本感觉不到。
减少爆破次数,技术员紧盯炸药 “炸药我们有专门的铁箱管理,而且当天必须用完,用不完的立马退回厂家。”陈传平说,技术员紧盯着炸药,工人取走也会配个技术员跟着。他们开展了多项爆破试验,全线首先在五江区间开展下穿建筑物控制爆破试验,他们还协调周边关系 ,分6次扩爆台阶法最大限度减少了爆破对环境的影响。项目部工作人员还在居民家亲身体会爆破震动和噪音。控制总装药量和单段最大装药量,分段、分次爆破。在原有的大直径中空孔+16直眼掏槽的经验基础上,采用孔外延时,把16个直眼增加到24个直眼,减少了爆破次数,提高了施工进度。
此外,施工过程中经常会出现地下水以淋雨状或股状出露的现象,为施工带来极大的安全隐患,控制地下水的流失成为施工过程中的又一大难题。“为控制地下水的流失,防止建筑物和路面的沉降,地铁建设者在施工中先后采用超前小导管注浆,也就是在爆破之前,发现渗水就会先用管子浇筑泥浆,如果在爆破后还有渗水则用隧道径向注浆,也就是把管道横在隧道内及时注浆,此外还有帷幕注浆、袖阀管注浆多种工艺,来及时堵住渗水的区域。”陈传平说,他们攻破了防止建筑物和路面沉降的难题。
■链接 地铁3号线建设 攻克四大难题 作为本市首条开建线路,2016年12月18日,3号线全线将开通试运营,回顾3号线建设期施工过程,遇到四大难点,青岛地铁集团齐心协力一一应对,最终克服困难,圆满完成了各项任务。
一、地质条件复杂,安全风险大。青岛地区基岩以高硬度花岗岩为主,完整性差,地质突变、节理、断裂带较多,地质“上软下硬”。3号线大部分线路位于土岩结合面上,这种地质特点给施工工法造成制约,绝大部分工点只能采用传统的明(盖)挖法和矿山法,这对爆破进尺、爆破振速和地面沉降控制等造成较大的困难,安全风险大。
二、受施工空间影响,协调难度大。青岛山地丘陵较多,市区内道路大多依地形而建,道路狭窄、曲折、起伏较大,沿线场地狭小。施工过程中不可避免地对周边居民和建筑物造成一定影响,投诉和信访压力较大。同时,受空间环境和交通调流局限,管线迁改、道路调流、施工用地对施工时间、施工方案都有严格要求,协调难度较大。
三、下穿风险源较多,施工难度大。本市独特的地形地貌使地铁线路无法完全布置于道路下方,区间隧道不时下穿或接近地面建筑。地铁3号线共下穿完成多处Ⅰ级风险源,其中,Ⅰ级建筑物风险源有下穿碧海宾馆、红房子、欧人监狱、荣成路2号等文保建筑,下穿伊美尔整形医院、胶济铁路线等；Ⅰ级管线风险源有下穿蒸汽管线、引黄济青给水管线等；Ⅰ级复杂地质风险源有下穿张村河、下穿李村河等。这些风险源给施工过程中的安全检测及管控增加了难度。
四、地铁3号线作为青岛市首条线路,除了前期征迁、规划、及施工等客观原因外,从主观上来讲,管理经验不足、人才短缺等因素,也是制约青岛地铁建设的“瓶颈”。目前,全国有近40个城市计划开建或在建地铁,庞大的行业需求导致专业人才供给不足,特别是有成熟行业经验的人才,严重短缺。
（来源：半岛网-半岛都市报） [编辑: 李敏娜]
