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繁忙路口交通不断 软泡硬磨“最黏淤泥”中铁十局攻克两大地铁施工难题

来源:济南日报 2021-03-27 11:18   https://www.yybnet.net/

中铁十局建设者宏大的施工场面。

在全长36.4公里的济南轨道交通2号线建设过程中,济泺路站附近是施工难点的集中地:西边是极硬岩石区需要慢慢掘通,中间是繁忙的济泺路不能中断交通,东边是历史上北园藕池留下的黏淤泥区需要穿越。这三大工程难点都可称为中国地铁界级别的施工难题,闻名业界的铁军—中铁十局集团济南轨道交通2号线项目部(以下简称“中铁十局2号线项目部”)就碰到了其中的两个。中铁十局建设者在繁忙路口创造性地提出了“盖挖施工”法,解决了建设地铁工程不封路的难题;又在淤泥区盾构穿越时研究出“软泡硬磨”的施工方法,成功地克服了上软下硬地质条件下“最黏淤泥”施工难题。另外,他们还碰到了顶管接收、管线悬吊等其他更多小级别的施工难题,并在解决过程中探索出一系列创新工艺工法,给济南乃至全国地铁施工提供了可借鉴的经验。在轨道交通2号线初期运营前夕,济南日报记者专门采访了这群可爱的中铁十局建设者,了解了他们一路攻坚克难、勇往直前的施工故事。

软泡硬磨解决“最黏淤泥”

在人们的印象中,极硬岩石是地铁盾构施工的拦路虎,盾构机刀头想掘开它们并不容易。业内人士知道,碰上难缠的淤泥,同样会给盾构施工带来极大麻烦。在轨道交通2号线济泺路站东侧的区域,中铁十局2号线项目部的盾构机必须穿越一段淤泥区,这里地下水丰富,平均埋深3米,需穿越粉质粘土、黏土、密实卵石、闪长岩等。这段区域是上软下硬的地质结构,施工环境极其复杂。

“离省堂,到家乡,正荷花烂开云锦香。”约700年前的盛夏,元代著名政治家、文学家张养浩辞官归家,提笔写下家乡济南北园荷花盛开的景象。30多年前北园附近遍布藕池,在藕池中忙碌是很多老一辈北园人的共同记忆。

中铁十局2号线项目部负责施工的轨道交通2号线5标段,包括两站两区间,施工路段就经过原来北园的莲藕种植区。从实际施工过程来看,这些“最黏淤泥”确实给建设者带来了很大麻烦。

“在生产路历山路区间施工时,我们就体会到了淤泥的威力。按理说,与坚硬的石头相比,在淤泥区应该很容易掘进才是。不过,实际经历的时候我们才知道,这对盾构施工来说其实是‘温柔的陷阱’:当盾构机刀盘推过来的时候,很容易打滑,淤泥就会糊在刀盘上,把刀头包围起来,成了阻碍盾构机前进的障碍物。你想象一下,汽车在泥地里打滑的样子,就知道盾构机的遭遇了。”中铁十局2号线项目部总工来守玺说,“随着盾构机刀盘的快速转动摩擦,还会产生高温。糊在上面的淤泥如果不能及时清除,就会被烤干成了硬泥块,甚至被烧成了砖头样的东西,这更是让盾构机刀盘原地空转,寸步难行。”

中铁十局建设者面对济南日报记者采访,用形象的比喻展现了盾构机在淤泥区掘进的窘境:就像一个大力士一拳打到棉花包里,空有全身力量使不出来,只能陷在泥里空转。如果想用人工清理掉刀盘上的淤泥,就需要开仓操作。这时,另外一个难题又出现在建设者眼前:地铁盾构机是土压平衡的,而淤泥区域属于上软下硬地质结构,必须带压操作才能确保上面软区域不坍塌;可压力太大了也不行,会冲破上面的淤泥造成危险。在施工最困难的区域,他们的盾构机在淤泥里呆了一个多月无法前进一步,建设者一边要及时注浆保证地面不沉降,一边还要想办法摆脱淤泥的困扰继续掘进,真可谓“叫天天不应,叫地地不灵”。

济南轨道交通集团业主代表杜乐乐、中铁十局2号线项目部的主要负责人和技术骨干天天盯在现场,和请来的专家学者、兄弟单位技术能手一起研讨解决方案,力争早日突破困境。“那段时间,大家都是欲哭无泪,天天愁得都不知道该怎么办。那种空前的压力和担心,让大家整夜整夜睡不好觉,真是担心无法按时推进建设影响整个工程。好在我们最终挺过来了,以后再也不想碰见这些黏人的淤泥了。”杜乐乐说。

不过,再狡猾的狐狸也斗不过好猎手。大家你一言,我一语,纷纷提出解决办法。中铁十局建设者集思广益,结合施工实践,慢慢地总结出对付淤泥的办法:对糊在刀盘上的软淤泥,他们采取注入泡沫等液体把其泡开冲刷掉;对那些已经干结在刀盘上的淤泥块,他们派人一点点地用硬磨的方式清理掉。在这个过程中,为了克服盾构机开仓建压难题,他们邀请了广州、上海等地专家,联合同济大学等高校学者,经过多次试验,最终成功运用衡盾泥在黏土、淤泥地层建立安全仓压,熟练地掌握了带压开仓的各种技术,确保了施工安全。

在中铁十局承建的两个区间,建设者还要盾构穿越Ⅰ、Ⅱ级风险源27处,占全线风险源的27%。其中盾构穿越京沪、津浦铁路4条,东工商河、东泺河2条,楼房17处。在施工过程中多次临近北园高架桥墩,距离桥墩最近距离仅1.2米。同时周边环境复杂,盾构推进过程中曲线半径小、单向掘进里程长,施工难度极大。

最终,面对中国地铁建设领域少见的难题,迎难而上、顽强拼搏的中铁十局建设者成功了!他们不但战胜了“最黏淤泥”,摆脱了施工困境,让盾构机顺利穿越淤泥区,还成功总结出一整套在淤泥地质环境中盾构施工的成熟经验。

“盖挖施工”保证道路畅通

中铁十局承建的轨道交通2号线济泺路站恰好在济泺路和北园大街交叉口,附近就是济南长途汽车总站,人流、车流密集,是济南交通最繁忙的路口之一;地下是复杂的地质层、丰富的地下水和密集的市政管线;上面还有北园快速路高架桥横亘东西,施工空间极其狭小。在这种复杂施工环境下,中铁十局建设者还要首先保证行人正常通行,不能全封闭施工,在地铁建设领域也是堪称“之最”的施工难题。

以建设“人民满意交通”为使命的中铁十局建设者,在规划施工中积极践行以人民为中心的发展思想,大胆提出在繁忙交通路口建设地铁工程不影响正常交通的目标。他们在实际工作中响应地铁施工“少挡一米是一米,少封一天是一天,首先保证交通畅通的号召”,把保证市民出行和周边商业正常经营作为前提条件,积极寻求解决方案。最终,中铁十局建设者又成功探索出一条独具特色的繁忙交通路口地铁施工经验——地铁车站“盖挖施工”。

熟悉地铁车站施工的人都知道,像轨道交通2号线地这种地下车站,需要从上到下挖出深基坑,然后从下往上施工慢慢推进,最后封顶完成地下车站的主体结构建设。可对2号线济泺路站这个站点来说,情况却完全不同:车站区间要跨越济泺路,一旦全部挖开,整条道路的交通也将在此阻断,长途汽车总站这个区域一下子就成了拥堵区域,显然行不通。

对此,中铁十局建设者开动脑筋,与业主、设计、监理等单位一起联合探讨,最后创造性地提出车站分期施工方案。车站主体加上附属工程共分7期施工,光交通组织就需要调整6次,大大增加了施工难度。同时,为尽量减少占用路面的时间,他们把基坑挖出一部分后,先把车站上盖建好,恢复路面通行。建设者就在上盖下面的空间里掏挖出整个车站的基坑,然后在里面慢慢建设车站。这就是他们的地铁车站“盖挖施工”法。一座地铁车站,交通组织要分6期,施工要分7期,这在济南轨道交通建设史上还是第一次,在国内外地铁领域也极为罕见。

在车站上盖下面掏挖施工,受施工环境的限制,很多大型机械无法使用,中铁十局建设者在很多时候只能用最原始的施工方法。比如,混凝土运输原来用“天泵”,精准方便;现在却只能用“地泵”,通过管道一点一点输送进去,甚至要多次接力输送,然后再用人力搬运。其他建筑材料运输遇到同样问题,没有了大型机械支撑,这些建设者只能靠手搬肩扛。

面对这些困难,中铁十局建设者没有任何怨言。因为他们知道自己吃的这些苦和累,都是为了让市民更加方便通行,让周边市场和商家正常经营。为了他们的幸福生活,建设者多承担一些,值了。不过,这极大地增加了施工难度,正常情况来说,一座地铁地下车站的建设工期是3至5个月,可中铁十局建设者却在这里干了近两年时间!

回忆那段艰难的施工过程,来守玺至今感到心有余悸:施工区间太憋屈,很难展开足够的施工面;挖掘机向下展臂挖起十几米深的泥土,向上却展不开臂,因为高架桥离地面只有六七米;很多大型机械不能用,靠人力效率极低,无法保证工期……

2020年5月,济南日报记者到中铁十局2号线项目部采访一线施工,中铁十局2号线项目部经理李敬之说:“历经前期艰苦的施工,济泺路车站主体建设已近尾声,用不了1个月就能完成大部分的关键工程。后面虽然还有一些附属工程要建设,但比起前期已经好多了。说实话,要做到这一切,确实很难很难。可我们清楚地知道,鱼和熊掌不能兼得时,优先保证市民通行就是我们要的‘熊掌’。在保证市民利益的前提下,中铁十局建设者愿意承担所有困难。我们修建地铁就是为了让市民出行更加方便。既要让他们拥有将来畅通的交通,更要让他们享受美好的建设过程。正是这种‘把困难留给自己,把方便献给市民’的理念,让我们找到了最佳解决方案,也收获了在繁忙交通路口组织地铁施工不误正常通行的宝贵经验。”

多项创新值得推广

除了这两个最大的施工难题外,中铁十局建设者在轨道交通2号线项目建设过程中还碰到了很多小级别的难题,他们一一解决,并创造了很多新的施工方法。

在济泺路站地连墙施工过程中,因地连墙处于中风化闪长岩中,地质坚硬,采用传统的冲击钻施工工艺,一幅地连墙成槽时间长达13天,速度太慢。中铁十局建设者最终通过引进济南建筑市场第一台铣槽机作业解决了问题:成槽时间缩短至1.5天/幅,凭借“神器”大大加快了施工速度。

在济泺路站出入口跨北园大街顶管接收施工过程中,原方案接收井需要占用北园大街3条车道,这会严重影响通行。中铁十局建设者为了保证北园大街畅通,主动改变施工方案,将接收井由原设计10×8米优化为10×3.5米,顶管机分节拆解后慢慢吊出,最终建设者只占用1条车道,就完成顶管机接收施工。

在济泺路站4期施工阶段,东西长55米的施工区域里共分布通信线缆100余根,110千伏和10千伏电力管线各1条,热力管道2条,自来水和污水管道各1条。在这么狭小的施工环境里,所有管线没有迁改路由,又成了施工难题。中铁十局建设者再次开动脑筋,在济南首创钢便梁悬吊管线的施工方案,实现了所有管线原地安全悬吊施工,不用再受来回迁改之苦。其中,悬吊的110伏电力管线总重达120吨,悬吊时间要持续7个月,建设者在施工期间顺利完成沉降小于5毫米的安全目标。

在长途汽车站生产路区间修建联络通道兼泵房时,需要掘开中风化闪长岩地层的极硬岩石,硬度最高达163兆帕。中铁十局建设者创新提出优化岩石劈裂方案,实现从岩石开挖到浇筑完成28天的节点目标,比相同地质工况条件下联络通道施工节省近45天,展现了施工“硬核”力量。

李敬之告诉济南日报记者,这些创新举措在特殊环境下能大大提高施工效率,极大地加快工程建设速度,为济南下一步的地铁施工提供宝贵的借鉴经验。

如今,中铁十局2号线建设者圆满完成任务,迎来2号线如期通车运营。细数建设历程,中铁十局建设者步步为营,踏石留印,用品牌实力和拼搏奋斗兑现了一个个节点目标,兑现了泉城人民对“地铁换乘时代”的期盼,兑现了开路先锋中铁人的誓言和承诺。未来,济南轨道交通二期规划的6条线路正陆续启动建设,济南将迎来新一轮的地铁建设高峰期。中铁十局建设者在济南轨道交通一期规划建设过程中,积累了丰富的地铁施工经验,对遍布泉水独特地质环境中的地铁施工越来越熟悉,必将在济南加速建设新时代现代化强省会的过程中作出新的更大贡献。

(文/图本报记者戴升宝通讯员孙金晓张鹏)

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