這四條新地鐵線,都有著不平凡的建設(shè)歷程:80臺(tái)盾構(gòu)機(jī)安全穿越房屋700多棟,下穿高鐵2次、鐵路7次、高速公路9次、河流36次,均無(wú)一損壞……一個(gè)個(gè)世界級(jí)的工程難點(diǎn)逐一被廣州地鐵建設(shè)者攻克,一個(gè)個(gè)全新的施工技術(shù)在全國(guó)首次應(yīng)用,一個(gè)個(gè)建設(shè)記錄被廣州地鐵不斷打破。最終創(chuàng)下了多個(gè)首次:首條巖溶上的地鐵、首條下穿高鐵路基隧道、首次應(yīng)用大盾構(gòu)。

 

　　廣州地鐵,正乘著十九大的東風(fēng),以滿足人民群眾對(duì)美好生活的向往為使命,開(kāi)足馬力,以新發(fā)展理念砥礪前進(jìn),密織城市軌道交通線網(wǎng)。

 

　　院士專家支招

 

　　建成國(guó)內(nèi)首條巖溶上的地鐵

 

　　要數(shù)今年開(kāi)通的四條新線中,地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)最大的當(dāng)屬九號(hào)線一期。廣州地鐵曾對(duì)這條地鐵進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)發(fā)現(xiàn),打下3353個(gè)鉆孔,溶洞、土洞的見(jiàn)洞率居然高達(dá)43.4%,平均鉆兩個(gè)孔就幾乎有一個(gè)發(fā)現(xiàn)溶洞或者土洞,在巖溶發(fā)育最強(qiáng)烈的花都廣場(chǎng)和廣州北站,見(jiàn)洞率高達(dá)60%。國(guó)內(nèi)地下工程權(quán)威、中國(guó)工程院院士錢七虎用“異常復(fù)雜”4個(gè)字來(lái)形容該線路的地質(zhì)狀況,他說(shuō):“花都區(qū)的地質(zhì)異常復(fù)雜,整條20公里長(zhǎng)的地鐵線都在巖溶上,這是全國(guó)第一條。”

 

　　為了最大限度控制因溶土洞產(chǎn)生的涌水風(fēng)險(xiǎn),2010年,廣州地鐵專門邀請(qǐng)兩位中國(guó)工程院院士和十多位全國(guó)知名地質(zhì)專家聯(lián)手“會(huì)診”九號(hào)線一期工程地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。按照專家“處方”,地鐵建設(shè)者們?cè)诳辈煲?guī)范的基礎(chǔ)上,對(duì)勘探孔進(jìn)行了鉆孔加密、加深,在車站周圍每3米就打一個(gè)鉆孔,最密地段加密到2米,密度是規(guī)范的10倍以上,全線累計(jì)打下了3353個(gè)鉆孔。

 

　　九號(hào)線同時(shí)還采用地下同位素測(cè)試技術(shù),對(duì)地下水的流向流速進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于已探明的地下溶洞,地鐵建設(shè)者們采取灌漿的方法填充把空洞“裝滿”,全線溶土洞處理累計(jì)注漿約43萬(wàn)立方米,可灌滿171個(gè)國(guó)際級(jí)競(jìng)賽游泳池。

 

　　掘進(jìn)零隆起

 

　　國(guó)內(nèi)首條下穿高鐵隧道成功貫通

 

　　2017年1月18日,九號(hào)線廣州北～花城路區(qū)間隧道成功下穿武廣高鐵和京廣鐵路,全線最大工程難題終被攻克,該隧道成為了國(guó)內(nèi)首條下穿高鐵路基的地鐵盾構(gòu)隧道。

 

　　據(jù)了解,該區(qū)間盾構(gòu)需下穿設(shè)計(jì)時(shí)速350公里的武廣高鐵4條股道及站臺(tái)雨棚、時(shí)速160公里的京廣鐵路6條股道等,隧道外輪廓距高鐵站臺(tái)雨棚柱樁基礎(chǔ)最近只有1.2米。換句話說(shuō),地鐵盾構(gòu)隧道距離高鐵路基是“近在咫尺”,一旦施工稍有不慎,將會(huì)對(duì)繁忙的武廣、京廣兩條鐵路大動(dòng)脈造成不利影響。而地鐵隧道下穿高鐵路基和無(wú)砟軌道在國(guó)內(nèi)沒(méi)有先例,更談不上有任何經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。在淺埋段上面砂層下面灰?guī)r的巖溶區(qū)施工特別容易出現(xiàn)沉陷事故,更將無(wú)法滿足高鐵沉降控制要求,使得盾構(gòu)施工更是難上加難。

 

　　困難擺在面前,總要想辦法解決。從2010年開(kāi)始,下穿武廣高鐵設(shè)計(jì)方案歷經(jīng)6年研究和6次優(yōu)化調(diào)整,經(jīng)過(guò)中國(guó)工程院錢七虎、盧耀如、王夢(mèng)恕等3位院士和中國(guó)勘察設(shè)計(jì)大師史玉新等專家的嚴(yán)苛把關(guān),最終確定地鐵施工對(duì)高鐵的沉降控制要求為不能超過(guò)5毫米,絕對(duì)不能出現(xiàn)隆起現(xiàn)象,遠(yuǎn)高于國(guó)家相關(guān)規(guī)范中的“盾構(gòu)法隧道地表沉降控制值為30毫米”的要求。

 

　　為此,廣州地鐵和參建各方研究出“先對(duì)鐵路路基進(jìn)行加固,盾構(gòu)在加固體內(nèi)下穿鐵路路基”的方法,創(chuàng)新采用了“全方位高壓噴射施工法”(簡(jiǎn)稱MJS),在盾構(gòu)穿越武廣高鐵、京廣鐵路下方隧道約100米長(zhǎng)的地層中累計(jì)完成112根MJS樁,最終成功下穿鐵路,高標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了“沉降不超過(guò)5毫米、絕對(duì)不出現(xiàn)隆起”的嚴(yán)苛要求。

 

　　四號(hào)線南延段

 

　　廣州地鐵首次使用1200噸大盾構(gòu)

 

　　2016年6月27日,隨著直徑達(dá)11.67米、重達(dá)1200噸的“巨無(wú)霸”盾構(gòu)機(jī)在南沙客運(yùn)港站破洞而出,廣州地鐵建設(shè)史上首個(gè)大盾構(gòu)區(qū)間在歷時(shí)8個(gè)月的艱苦掘進(jìn)后終于順利貫通。據(jù)了解,該盾構(gòu)主要在四號(hào)線南延段南橫～南沙客運(yùn)港區(qū)間中的中間風(fēng)井～南沙客運(yùn)港站區(qū)間使用,由于淤泥層發(fā)育,尤其是后半段淤泥層最深達(dá)30米,采用埋深較深的大盾構(gòu),隧道的基底可穿透淤泥層且隧道抗推剛度大,不易受周邊地塊開(kāi)發(fā)及地下水位下降的影響,能最大限度確保隧道不變形,為地鐵運(yùn)營(yíng)消除安全隱患。

 

　　不過(guò),大盾構(gòu)的施工困難卻遠(yuǎn)超普通盾構(gòu)。據(jù)了解,這臺(tái)“巨無(wú)霸”長(zhǎng)98米,總重1200噸,僅單刀盤重量就達(dá)240噸。如此龐然大物要深埋地下施工,管片的拼裝和掘進(jìn)都極為不易。為了推進(jìn)該區(qū)間隧道掘進(jìn)任務(wù),地鐵建設(shè)者們通過(guò)新增一節(jié)臺(tái)車作為調(diào)運(yùn)拼裝口字件使用,以便達(dá)到盾構(gòu)掘進(jìn)和口字件能同時(shí)施工的功能;在施工圖設(shè)計(jì)階段提前制訂了淤泥層處理原則,還合理調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)和同步注漿,并及時(shí)對(duì)壁后進(jìn)行二次注漿加固,地面做好監(jiān)測(cè)和巡視,最終確保了區(qū)間順利貫通。

 

　　知識(shí)城線和十三號(hào)線

 

　　加密勘探加爆破瓦解硬巖孤石

 

　　除了淤泥、溶洞是地鐵建設(shè)的“天敵”外,硬巖、孤石的難度也不容小覷。盾構(gòu)開(kāi)挖隧道期間,如果遇到強(qiáng)度比較大的硬巖、孤石,一旦處理不當(dāng),盾構(gòu)機(jī)將短則數(shù)月、長(zhǎng)則一年甚至更久卡在隧道無(wú)法動(dòng)彈。十四號(hào)線知識(shí)城線和十三號(hào)線都遭遇了硬巖、孤石的挑戰(zhàn)。但是地鐵建設(shè)者通過(guò)一系列技術(shù)措施,最終保證了施工的順利進(jìn)行。

 

　　知識(shí)城線:

 

　　一米一孔對(duì)孤石加密補(bǔ)勘

 

　　十四號(hào)線知識(shí)城線的新南～楓下盾構(gòu)區(qū)間遭遇了強(qiáng)度和硬度更大的孤石陣。據(jù)統(tǒng)計(jì),短短500米的隧道,盾構(gòu)機(jī)硬磨通過(guò)期間未探明的孤石就達(dá)到了33處之多。

 

　　地鐵建設(shè)者通過(guò)1米一孔的方式對(duì)孤石加密補(bǔ)勘,并對(duì)發(fā)現(xiàn)的1處孤石群、3處孤石和50米基巖凸起進(jìn)行提前爆破處理,盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)累計(jì)開(kāi)倉(cāng)7次、更換刀具195把。

 

　　除此之外,建設(shè)者們還同時(shí)采用衡盾泥帶壓開(kāi)倉(cāng)、孤石加密補(bǔ)勘、旋挖鉆機(jī)清除孤石、旋挖鉆在盾構(gòu)機(jī)刀盤前方鉆孔成槽、刀盤前方爆破施工、新南中橋拔樁方案等一系列技術(shù)措施保證施工順利進(jìn)行,2017年5月28日該區(qū)間終于雙線貫通。

 

　　十三號(hào)線:

 

　　新技術(shù)對(duì)硬巖有效進(jìn)行爆破震動(dòng)

 

　　無(wú)獨(dú)有偶,夏園～南崗區(qū)間是十三號(hào)線首期最后一個(gè)貫通的區(qū)間,也是全線施工難度最大的區(qū)間之一。該區(qū)間隧道全長(zhǎng)4936米,局部巖石強(qiáng)度高達(dá)198兆帕,相當(dāng)于普通建筑混凝土硬度的6～7倍。

 

　　為此,地鐵集團(tuán)成立了6個(gè)黨員攻堅(jiān)小組,與參建單位一起研究出分別對(duì)雙線隧道增加245米的暗挖空推段的方法,在一定程度上縮短盾構(gòu)掘進(jìn)里程和施工時(shí)間,同時(shí)采用了“隧道掘進(jìn)聚能水壓光面爆破新技術(shù)”對(duì)硬巖有效進(jìn)行爆破震動(dòng),并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況使用進(jìn)口耐磨的龐萬(wàn)利刀具和進(jìn)口泡沫劑。

 

　　在新技術(shù)下,掘進(jìn)工效由原來(lái)1天不到1.5米提高1倍,換刀頻率也由最初3米換1次到18米換1次,大大減少了開(kāi)倉(cāng)換刀的時(shí)間,最終順利啃掉硬巖。至此,年底開(kāi)通的四條新線盾構(gòu)機(jī)全部貫通、隧道全部貫通,為后續(xù)施工奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。