齐鲁晚报·齐鲁壹点记者王瑞超
12月8日,记者来到位于地下37米处的水清沟站隧道贯通现场,随着“启航号”TBM(硬岩隧道掘进机)巨大刀盘破壁而出,由中国铁建中铁十四局集团承建的青岛地铁1号线海泊桥站至水清沟站区间左线全部贯通,标志着穿越国内最密集破碎带地铁TBM隧道和全国首条连续运输系统地铁TBM隧道顺利贯通。
青岛地铁1号线为连接青岛西海岸新区、市南、市北、李沧和城阳五个中心城区的南北向骨干线路,线路起于西海岸新区峨眉山路站,止于城阳区东郭庄站,穿越胶州湾,全长60公里,是目前全国最长的跨海地铁,也是青岛市地铁建设史上施工难度最大的一条。
“石头和鸡蛋混杂”,地质复杂软硬转换频繁
由中铁十四局施工的地铁区间隧道穿越主城区,位于青岛市市北区主干道人民路下方,地面交通繁忙,居民、商户密集,地下管线复杂,多次下穿老旧房屋、城市立交等高风险点,其中正面下穿的人民路立交桥,始建于年,是国内较早建设的城市立交,年代久远,日常车流量大,TBM下穿时需严格控制立交桥桥墩沉降、变形值,系全线重大风险源,施工管控难度大。
本次贯通的海泊桥站至水清沟站区间隧道地层主要为硬度高达多兆帕的微风化花岗岩,同时夹杂着77条富水砂砾的破碎带,如同“石头和鸡蛋混杂”,是国内同类型隧道中软硬转换最频繁、地质强度对比最大的工程之一。
据中铁十四局项目负责人魏清武介绍,破碎带是TBM施工的天敌,稍有不慎可能会带来地面塌陷、卡机、地面建筑物倾斜、管线损坏等严重事故,施工难度系数极高。
“地上+地下”全方位作业,“零沉降”下穿立交桥
在青岛市住房和城乡建设局市政处服务和监管下,在青岛市地铁公司和中国铁建总部的的大力支持下,施工团队积极开展科技攻关,创新采取优化刀盘参数、超前地质监测、破碎带注浆处理、“远程监控系统”等多项举措,严格控制掘进参数、吹填碎石、壁后注浆,成功攻克混杂地质难题。
“充分运用信息化手段,通过三维数值模拟计算分析,提前做好施工的风险研判和处置准备,加密下穿立交桥段的地质勘察。”魏清武介绍,
在穿越立交桥时,特别加强监控量测,通过洞内监测手段,对隧道管片拱顶沉降和水平位移监测。另外,研发综合监控系统,对桥面实施全自动化监测,及时调控TBM掘进参数,同时做好同步吹填豆砾石、注浆加固,确保施工安全。通过“地上+地下”的全方位保障,TBM成功实现“零沉降”下穿立交桥。
渣土运输是制约TBM掘进效率的一个重要因素。据统计,TBM掘进过程中高峰期每天将产生约立方米渣土,传统地铁建设使用的矿车作业循环平均45分钟以上,建设全程共需约2万次危险吊装作业,效率低、风险大,设备损耗大。施工团队创新采用“连续皮带机+水平储带仓+垂直皮带机+旋转布料皮带机”连续运输系统,这在国内TBM地铁隧道施工领域尚属首次使用。该系统较传统的矿车出渣减少了近2万次的渣土提升和1万次的机械水平运输,综合工效提高了近3倍。特别是在掘进3公里长远距离后,仍然达到日进尺31.5米的最好成绩,创下国内地铁施工远距离TBM日掘进最高纪录。
为济南等山东省其他城市地铁建设提供经验
众所周知,因地下水含量丰富,济南地铁的建设难度极高。济南地铁1号线的王府庄至大杨庄区间,中间石灰岩居多,而区间两头却是黏土。因此盾构机在掘进至石灰岩层时,用此前适用于黏土的参数掘进便有些吃力,甚至四小时无法完成一个掘进循环,为工程建设造成了很大困扰。
而青岛地铁1号线海泊桥至小村庄区间建设中,穿越地层主要为微风化花岗岩,地质非常坚硬,建设者采用针对硬岩的TBM进行施工。
在有了青岛地铁施工经验的累积之后,未来再遇到采用土压平衡盾构机进行硬岩掘进施工时,便可将盾构机、TBM的施工经验有效结合,以TBM施工参数、刀盘刀具配置等为参考,对盾构机掘进施工进行优化,提高施工效率。这也将为山东省内其他城市的地铁建设提供技术经验支持。
青岛地铁1号线公司董事长徐振介绍,青岛地铁1号线北段12月17日至20日试乘,全线明年3月底洞通,5月底轨通,年底试运营。
青岛地铁1号线建成后将有力助推西海岸新区发展腾飞和青岛同城化进程,为青岛市建设国家海洋中心城市、建设美丽青岛和宜居幸福创新型国际城市发挥重要作用。