廣州地鐵7號(hào)線二期迎來(lái)國(guó)內(nèi)首臺(tái)三模盾構(gòu)機(jī)

 

　　盾構(gòu)機(jī)作為當(dāng)前地鐵工程建設(shè)中一種施工技術(shù)已日漸被人所熟知。讓我們走進(jìn)位于順德的中鐵華隧聯(lián)合重型裝備有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中鐵華隧），見(jiàn)證國(guó)內(nèi)首臺(tái)三模盾構(gòu)正式完成組裝，在不久的將來(lái)?yè)?dān)負(fù)起地鐵七號(hào)線二期的建設(shè)任務(wù)。

 

 

　　七號(hào)線二期主要經(jīng)過(guò)番禺區(qū)、黃埔區(qū)，始于既有地鐵七號(hào)線一期大學(xué)城南站，線路由南向北途經(jīng)大學(xué)城、長(zhǎng)洲島、洪圣沙島、黃埔臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)、奧體新城、廣州科學(xué)城。線路全長(zhǎng)21.9公里，均采用地下線敷設(shè)；包括有11座車(chē)站（不含大學(xué)城南站）、11個(gè)區(qū)間、1個(gè)出入場(chǎng)線及1個(gè)站后折返線區(qū)間。七號(hào)線二期將與多條既有或規(guī)劃線路換乘，建成后，將進(jìn)一步完善地鐵線網(wǎng)架構(gòu)，增強(qiáng)城市南部與東部組團(tuán)之間的交通聯(lián)系。

 

　　為什么要在七號(hào)線二期使用三模盾構(gòu)機(jī)？三模盾構(gòu)機(jī)又有哪些優(yōu)勢(shì)？廣州地鐵在初步設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到蘿崗至水西區(qū)間（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“蘿水區(qū)間”）軟土、孤石及硬巖掘進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合既有線建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，由廣州地鐵建設(shè)團(tuán)隊(duì)考察各地以往雙模盾構(gòu)機(jī)情況，綜合研判，在繼承雙模盾構(gòu)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)強(qiáng)化盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)、提升刀盤(pán)結(jié)構(gòu)剛度及預(yù)防滯排能力，提出三模盾構(gòu)概念并申請(qǐng)專(zhuān)利，為三模盾構(gòu)“誕生”打下基礎(chǔ)。

 

　　帶著好奇，我們深入盾構(gòu)裝備廠一探究竟。“集多種功能于一身，可以靈活應(yīng)對(duì)同一區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的多種復(fù)雜地質(zhì)工況，最大限度降低安全風(fēng)險(xiǎn)。”首臺(tái)三模盾構(gòu)將投用到七號(hào)線二期蘿水區(qū)間，該區(qū)間長(zhǎng)為1086米，最小曲線半徑為600米，線間距17米，最大坡度為28‰,埋深約19～73米。復(fù)雜的復(fù)合地層則是該區(qū)間隧道施工中遇到的最大難題，全斷面硬巖地層、軟土層、上軟下硬地層在施工區(qū)域內(nèi)密集分布。“盾構(gòu)機(jī)需穿越硬巖長(zhǎng)約800米，巖石強(qiáng)度平均約為90兆帕。而地質(zhì)勘探顯示，這段區(qū)間的孤石探明率高達(dá)66.7%，而孤石被稱(chēng)為盾構(gòu)機(jī)的‘天敵’。既有硬巖又有孤石，這大大增加了施工難度。”投用集泥水、土壓、泥水式TBM模式于一身的三模盾構(gòu)機(jī)也是為了更好地確保復(fù)雜地質(zhì)條件中的盾構(gòu)施工安全，這也是國(guó)內(nèi)首次在地鐵工程中應(yīng)用該款盾構(gòu)機(jī)。

 

 

　　目前市面上的盾構(gòu)機(jī)主要分為單一模式盾構(gòu)和雙模式盾構(gòu)兩大類(lèi)。顧名思義，單一盾構(gòu)就是只有一種模式，比如泥水(直排式、氣墊式)、土壓、TBM(敞開(kāi)式、護(hù)盾式)等；而多模式盾構(gòu)常見(jiàn)的主要有“泥水+土壓”的雙模、“土壓+TBM”的雙模、“泥水+TBM”的雙模等。三模盾構(gòu)可以說(shuō)是盾構(gòu)里面的“新貴”，既有適用于透水系數(shù)較大、地表敏感、上軟下硬地段及存在未探明孤石地層的泥水模式，也有應(yīng)用于風(fēng)化程度較高的巖層、土層掘進(jìn)的土壓模式，還有全斷面硬巖及巖層破碎帶發(fā)育段的泥水式TBM模式。

 

　　“與以往雙模盾構(gòu)不同的是，三模盾構(gòu)的三種模式可針對(duì)不同的地層實(shí)現(xiàn)一鍵切換，技術(shù)人員只要在主控室內(nèi)就能操作，無(wú)需進(jìn)倉(cāng)拆裝部件，大大避免了長(zhǎng)時(shí)間的模式轉(zhuǎn)換作業(yè)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，特別適用于城市環(huán)境、地表沉降要求高的項(xiàng)目。”除了一鍵切換的優(yōu)勢(shì)，出渣順暢和泥漿管路出渣也是三模盾構(gòu)的強(qiáng)項(xiàng)，可以實(shí)現(xiàn)巖渣無(wú)級(jí)連續(xù)排出和工作區(qū)域無(wú)粉塵，并在一定程度上減少刀盤(pán)刀具磨損，有效避免了地鐵工程中敞開(kāi)式掘進(jìn)遇到突涌水無(wú)法封閉土倉(cāng)帶來(lái)的地表安全風(fēng)險(xiǎn)。

 

 

　　“盾構(gòu)機(jī)組裝完成后，還將進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試等一系列工作。”根據(jù)施工計(jì)劃，本臺(tái)盾構(gòu)將在年底始發(fā)開(kāi)始執(zhí)行掘進(jìn)任務(wù)。施工單位中鐵隧道局項(xiàng)目經(jīng)理郭俊平表示，目前正在進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)勘、施工方案細(xì)化等準(zhǔn)備工作，確保盾構(gòu)機(jī)抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后能迅速完成組裝并投入使用。盾構(gòu)始發(fā)后，將通過(guò)加強(qiáng)注漿加固、加密地面監(jiān)測(cè)等方式確保施工安全。

 

　　截至目前，全線土建工程累計(jì)完成15%。11座車(chē)站已經(jīng)全部進(jìn)入土建施工；11個(gè)區(qū)間中，有3個(gè)（大學(xué)城南吊出井、深井至長(zhǎng)洲島明挖段、科豐路至蘿崗區(qū)間中間風(fēng)井）正在進(jìn)行土建施工，其余工點(diǎn)進(jìn)行前期準(zhǔn)備，共有2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)正在掘進(jìn)。姬堂停車(chē)場(chǎng)在進(jìn)行施工前準(zhǔn)備工作。

 

 

　　廣州在地鐵建設(shè)中應(yīng)用盾構(gòu)機(jī)的歷史已有24年之久，在二、三號(hào)線建設(shè)期間開(kāi)始大規(guī)模投入使用，并推向全國(guó)其他城市。目前，廣州在建線路盾構(gòu)單線長(zhǎng)度超過(guò)500公里，投入施工的盾構(gòu)機(jī)超過(guò)300臺(tái)次，現(xiàn)已完成掘進(jìn)180余公里，超過(guò)盾構(gòu)區(qū)間總長(zhǎng)的三分之一。下面就讓我們回顧了一下廣州地鐵盾構(gòu)史上的多個(gè)“第一次”。

 

 

　　1996年，廣州地鐵一號(hào)線黃沙至烈士陵園區(qū)間由日本青木公司總承包施工，第一次采用了日系品牌的2臺(tái)泥水和1臺(tái)土壓盾構(gòu)施工。

 

 

　　2000年，由上海隧道工程股份有限公司承建的二號(hào)線海珠廣場(chǎng)至市二宮區(qū)間，采用了2臺(tái)日系土壓平衡盾構(gòu)；由中鐵隧道局集團(tuán)有限公司承建的越秀公園至三元里區(qū)間采用了2臺(tái)德系土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，這也是國(guó)內(nèi)施工單位首次在復(fù)合地層采用盾構(gòu)工法施工，取得比較成功的效果。自此，廣州地鐵開(kāi)始在地鐵建設(shè)中大規(guī)模應(yīng)用盾構(gòu)法施工，并將這一工法逐漸推廣至國(guó)內(nèi)其他城市。

 

 

　　2009年5月15日，在廣州地鐵二號(hào)線洛溪站南端頭盾構(gòu)到達(dá)井內(nèi)，隨著盾構(gòu)掘進(jìn)至擬定里程、接收鋼套筒內(nèi)部保壓、試水、卸壓等工序的完成與反力架以及后端蓋板成功拆卸吊出，標(biāo)志著世界首例盾構(gòu)機(jī)車(chē)站內(nèi)鋼套筒接收到達(dá)施工新技術(shù)在廣州地鐵建設(shè)中成功應(yīng)用。二號(hào)線南浦至洛溪盾構(gòu)區(qū)間到達(dá)端頭場(chǎng)地范圍受地下管線、車(chē)站主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度、地層地質(zhì)條件復(fù)雜、隧道埋深較大和特殊地理位置等影響，因此采用了鋼套筒接收技術(shù)，有效規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)和縮短施工工期。

 

 

　　2016年6月27日，直徑達(dá)11.67米的“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)后終于貫通。該盾構(gòu)機(jī)重達(dá)1200噸，比普通盾構(gòu)機(jī)重了近4倍。由于直徑夠大，施工時(shí)可直接打通左、右線隧道一次性成型。四號(hào)線南延段南橫至南沙客運(yùn)港區(qū)間，全長(zhǎng)1491米，區(qū)間淤泥層地質(zhì)，最深處達(dá)30米，使用大盾構(gòu)施工可減少淤泥地層造成隧道變形機(jī)率，消除運(yùn)營(yíng)安全隱患；減少工程量并降低施工成本。

 

 

　　2016年4月6日，廣州地鐵九號(hào)線花都汽車(chē)城至廣州北區(qū)間作為國(guó)內(nèi)第一個(gè)采用雙模盾構(gòu)技術(shù)施工的項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了雙線貫通。九號(hào)線是目前廣州施工難度最大的一條地鐵線，很大一部分地段存在上軟下硬的復(fù)合地層，為了預(yù)控風(fēng)險(xiǎn)，確保安全，經(jīng)專(zhuān)家反復(fù)論證，該標(biāo)段區(qū)間最終采用“泥水+土壓”雙模盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)。

 

　　（以上在建車(chē)站名稱(chēng)僅為工程暫定名稱(chēng)，標(biāo)準(zhǔn)站名應(yīng)以市政府批準(zhǔn)公布為準(zhǔn)）