厦门地铁3号线本月底开通运营 土建工程难度大,施工创国内纪录

16.06.2021  18:33
厦门地铁3号线本月底开通运营 土建工程难度大,施工创国内纪录 - 新浪
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来源: n.sinaimg.cn

  地铁3号线过海段海底隧道开挖时的画面。(资料图本报记者 王协云 摄)

  下穿仙岳山的地铁3号线“人湖区间”施工时的画面。 (厦门轨道集团 供图)

  本报记者 吴海奎 林钦圣

  通讯员 林  业

  厦门地铁3号线本月底开通运营,届时,当您乘坐地铁从厦门火车站到翔安蔡厝站,在不到一个小时的车程内,除了感觉舒适、便捷、安全外,似乎觉察不出隧道与隧道之间有什么太大区别。

  其实,在不知不觉中,地铁3号线隧道已经先后穿越了筼筜湖、仙岳山、大海等天堑鸿沟,为了打通这条“跨海过湖穿山”的地铁隧道,历时近五年,建设者们攻克了一个又一个国内罕见的工程难题,付出了常人难以想象的艰辛。

   过湖穿山

   邀请专家

   远程会诊

   让土体变硬 保施工安全

  地铁3号线湖滨东路站至体育中心站盾构区间,需要下穿筼筜湖。其中,左线穿湖长度110米,右线穿湖长度141米。过湖段距离虽然不算长,但存在淤泥、砾沙、残积砂质性黏土和全风化花岗岩等地质现象。

  该盾构区间隧道距离湖底埋深仅十余米,而且覆土主要为砂质土,非常松软。“过湖段采用的是土压平衡盾构机,掘进过程中,如何保证土仓压力,防止上方压力过小,导致发生突泥涌水,是这一区间的施工难点。”厦门轨道交通集团建设分公司土建资深技术主管黄建勇说。

  为确保盾构下穿筼筜湖施工安全,厦门轨道集团邀请专家论证,制订施工方案,开展桌面演练,研究如何让土体“由软变硬”。

  下穿筼筜湖期间,为避免引起沉降,施工单位增加同步注浆量,每环确保注浆量保持在5至5.5立方米,通过注浆,使管片在脱离出盾尾后尽快实现稳定。此外,施工单位还将跟踪注浆作为盾构推进的常态化工序,以弥补同步注浆层和地层之间的间隙。

  在盾构机掘进过程中,刀盘压力、掘进速度等盾构参数通过智能传输设备,实时回传到地面监控中心,身在外省的国内权威专家也能参与“远程会诊”,为施工提供指导意见。最终,盾构机安全顺利地穿过了筼筜湖。

  地铁3号线人才中心站至湖里公园站区间全长1868米,需穿过仙岳山、仙岳路高架桥、仙岳隧道、莲岳隧道等,途经路段4次穿越断层破碎带,岩石较多,不适合用盾构机掘进,只能采用难度更大、速度更慢的矿山法施工。

  中国中铁厦门地铁3号线2标总工程师袁博介绍说,为加快进度,施工时采用两端向中间开挖的方式,增加了2个工作面,施工过程中还克服了环保要求高、周边居民密集影响大、地质情况变化大、地下管线复杂等诸多困难,最终顺利实现了穿过了仙岳山。

   经过既有地铁、铁路和商场

   采用逆做法施工

   商场营业实现“零干扰

  作为厦门的第三条地铁,地铁3号线在开挖过程中,要穿过运营中的地铁1号线、2号线和铁路,容不得半点闪失。

  “在施工前,我们要对方案进行反复论证,同时,在地铁、铁路轨行区布置监测点,提前采集数据,在施工过程中加密监测,确保及时发现异常情况、及时处置。” 黄建勇介绍说,最终,地铁3号线安全穿过既有地铁、铁路等,未对运营产生任何影响。

  地铁3号线厦门火车站下穿段位于厦禾路梧村地下商业街正下方,其顶板距梧村地下商业街底板仅2.3米,采用台阶法开挖,开挖后梧村地下商业街底板将全部暴露。

  为了确保地下商业街的安全,该段施工采用了逆做法施工,也就是先做顶板,从上往下做结构。由于地下商业街的支撑桩基正好位于地铁隧道区域,工程人员对其动了“换骨手术”,将桩基进行托换,“手术”过程中沉降控制要求严格,技术难度大,安全风险高。最终,“手术”成功,对梧村地下商业街营业实现了“零干扰”。

  地铁3号线厦门火车站至湖滨东路站区间位于老市区,地面交通繁忙,地下管线复杂,周边建筑密集。该区间有不少原有建筑遗留的锚索未清除,可能侵入地铁隧道,影响盾构机的正常掘进。在盾构机掘进前,工程人员采取措施,将锚索拔除。

  厦门火车站、湖滨东路站基坑石方需采用爆破辅助开挖,基坑距离周边小区、商业大厦较近。工程人员投入了数码电子雷管,有效控制爆破震速,提高了作业工效。

  事实上,地铁3号线的工程难点远不止这些。惟其艰难,方显勇毅;惟其磨砺,始得玉成,建设者们用毅力、汗水和智慧,浇铸出这条“一路向东、跨岛筑梦”的精品工程、民心工程。

   跨海掘进

   地质复杂多变

   多个工艺工法破难题

  地铁3号线工程施工难度最大、风险最高的,当属跨海段,它一头连着岛内的湖里区五缘湾,一头连着翔安区刘五店。

  地铁3号线跨海段海域区间长约4公里,长度约为地铁2号线海底隧道的1.4倍,存在着多个风化槽、风化囊、基岩突起等地质现象,堪称国内地质情况最复杂的海底地铁隧道之一,也是全国首条采用“矿山+盾构”工法组合施工的海底地铁隧道。

  “正是因为地质复杂多变,仅用一种工法难以应对,且风险极大。我们因地制宜选择两种工法组合,可以充分利用工法的优势,更好地控制风险。”厦门轨道交通集团建设分公司副总工程师刘典基说。

  靠近厦门岛内侧的2.6公里海域段,微风化花岗岩多,采用矿山法施工。该工段分布着大小不均的9条风化槽。“风化槽是海底岩层因风化作用形成的深坑,如同外脆内软的夹心饼干,一旦有外力轻轻一碰,就有可能破碎。而且风化槽与海水相连,极易产生涌水突泥及坍塌,风险极大。”刘典基介绍说。

  穿越风化槽时,参建单位通过超前地质预报准确掌握地质情况,采用提前注射双液浆的方式,将风化槽固结,再进行爆破开挖。爆破时,要精确使用炸药,一次爆破仅能开挖0.5米,犹如在“刀尖上跳舞”。

  在矿山法段开挖过程中,岩石裂隙中的海水(裂隙水)会源源不断喷入隧道内,工程人员共抽排了1000万立方米的裂隙水。此外,施工隧道狭窄、闷热、潮湿、海水腐蚀性强等不利条件,都极大考验着施工人员的体力和意志。施工高峰期时,最多有上千名工人、数百台机械、车辆在隧道内同时作业。

  靠翔安侧的1.4公里海域段软弱地层多,采用泥水盾构法施工。该区间要穿越长距离的富水砂层、孤石及上软下硬地层、硬岩段,这对最怕“软硬不均”地质的盾构机来说,也是一大风险点。

  超高压条件下更换磨损的刀具作业是地铁3号线过海盾构掘进施工中遇到的最大挑战。其中一次,施工人员实施了高达5.38个标准大气压条件下的非饱和气压换刀作业,创造了过海泥水盾构掘进施工国内最新纪录。

  在盾构法施工过程中,厦门轨道集团和中国中铁先后创新了“近海域全断面砂层盾构始发”“非饱和气压换刀”“洞内盾构机弃壳解体”“海域全风化花岗岩地层冻结施工联络通道”等多个工艺工法,实现了行业多项技术零的突破。

  (厦门日报)