“贵公司参建人员不惧压力、直面挑战、勇于拼搏、科学组织、精心筹划、克服重重困难,最终双线盾构先后安全穿越了18个一级风险源,实现了顺利贯通。”近日,来自北京市轨道交通建设管理有限公司的一封感谢信出现在了北京地铁17号线05标项目参建者的手中,向项目盾构区间隧道双线贯通表示着深深感谢。
作为北京地铁17号线风险源最多的长大盾构区间项目,该标段盾构区间隧道的双线贯通也实现了诸多管理创效和技术创新集成,为全市轨道交通建设再添新成果。
“三明治”布局下穿五环和干渠
望京西站—勇士营站区间右线全长4557米,是全线风险源最多的长大盾构区间项目,这一长度在北京全市轨道交通盾构建设中极为罕见。该区间北起勇士营站,沿北苑东路向南敷设至顾家庄桥北,沿北苑东路向南敷设至顾家庄桥北,在顾家庄桥东北象限折向南,与既有轨道交通望京西站相连。
作为技术负责人的马云新坦言,面临的诸多技术难题中,同时下穿五环路和上穿南水北调干渠工程的如同“三明治”的施工区域成为最大的困难。
“我们的盾构区间距离五环主路仅6.3米,下部距离干渠3.7米,按照现行施工规范这种条件属于浅覆土地段,如何控制土体沉降和变形位移成为重要的技术攻关方向。”马云新说。
针对现场情况,技术团队首先围绕地下南水北调干渠进行注浆加固,通过向地下插入导管,并注入特质浆液,在隧道施工开始前在地下编织一个巨大的混凝土网壳,既可以支撑盾构机掘进的区域,又如同房屋一样保护下面的干渠不受施工扰动而产生开裂导致供水安全问题。
对于上部的五环路处理则更为复杂,技术人员根据盾构施工的刀盘抵达前、刀盘通过、盾体通过、盾尾通过、后期沉降五个关键环节进行现场试验,并通过在试验段采取不同位置注浆封闭、盾构掘进速度控制、刀盘旋转角度和速度模拟等多种手段对下穿该区域进行了前期模拟,通过数据对比分析,纠正试验段误差,保证了顺利推进,最终直径6米多,重达上千吨的盾构机在掘进中实现了每平方厘米扰动压力控制在0.1公斤。“这个扰动的数据控制要求极为精确,甚至优于汽车轮胎打气时的胎压控制精度,而最终实现这些都是基于先期的技术储备和试验分析,确保盾构与五环路通行和南水北调输水的互不干扰。”马云新说。
小空间“玩儿转”大盾构
在马云新看来,整个工程还有一个地方让人头疼,也正是在这里,项目不仅实现了在狭小空间完成了大盾构机的拆解运输,更是借此申报了四项发明专利,目前一项专利已经获批授权。
位于标段最南侧的竖井位于望京地区,施工现场狭小,无法按照最优方案进行大竖井开挖,最终竖井的宽度定格在7.8米,而整个盾构机的盾体长度就达到了9米,在小空间里“玩儿转”大盾构成为项目完成盾构作业的又一难题。
“除了场地狭小外,这个区域的盾构隧道上还有两条高压燃气管线,同时整个区域的地质条件为富含水分的沙层,扰动过大就会出现塌方的情况。”马云新说。
面对多方面影响,如何让盾构机左线出洞后能够拆解,项目技术团队进行了一系列的科技攻关。其中《一种将盾构洞口围护整体凿除的装置及施工方法》便是4个申报发明专利的课题中首个获得授权使用的技术成果。
马云新介绍,这项技术简单说就是将原本洞口需要分块剔凿的结构进行整体拆除,同时在洞口采用钢套筒接收施工工艺,类似在洞口装一个特质的钢制“大口袋”并在上面增加配重来提高稳定性,当盾构机抵达后通过推力将已经切割的结构推入“大口袋”,如同给气筒套上气球再打气类似。这种方法既减少了施工扬尘的风险,同时盾构掘进的效率也得到了极大的提升,特别是对沙层土壤的扰动减小,安全性也有了保证。
由于该线与既有站区结合,最后一段连接区采用暗挖方式,盾构机探出洞口后利用暗挖隧道的扩大端进行临时储存段,让大盾构机能够全部爬出隧道再进行位置调整和拆除作业,确保了小空间里完成大盾构机拆解。这些也正在申报技术成果中。
管理创效与技术创新并驾齐驱
虽然从1999年便从事盾构行业技术工作,但是对马云新和技术团队而言,管理创效的作用能够更加有效地将技术创新应用到实践,取得更加完美的效果。
整个标段的水平运输线路长度为4.5公里,且需要经过20‰的大坡度段,同时全线仅有一个竖井,盾构几乎实现了一贯到底。
如此长距离的作业,盾构掘进只是其中一部分,随着盾构完成,内部二衬的管片拼装工作需要大量设备和人员参与。“再好的制度也需要人来执行,按照施工要求,工人在隧道中不允许乘坐车辆,只能步行,4公里多的往返行走已经很累了,执行工作方案时便可能大打折扣,为此我们租赁大巴车将工人拉到中间,这样4.5公里,变成两个2.25公里,为工人减少不必要的消耗,也是施工管理对技术创新的帮助。”马云新说。
人员可以中间向两边安排工作,但运输设备只能从一端进入,特别是施工中的各类浆液运输,4.5公里超长距离一次性运输的话,容易造成浆液离析,这样不利于盾构施工效率和质量安全,项目部在作业面中段设置了专用区域,车辆停下后在这里插入搅拌棒进行二次搅拌,确保送到盾构机和工人作业面的材料达到质量标准和要求。
针对地下施工湿度大,特别是盾构未洞通前,内部对流空气不足,导致设备湿度报警问题频出,项目部让运输材料的电瓶车在不运输材料时在隧道内来回行驶,通过人工造出“活塞风”,给隧道通风。
马云新坦言,望京西站—勇士营站区间右线顺利贯通后,整个标段实现了一个重要阶段,这一过程中,整体建设团队通过管理与技术双轮驱动,实现了18处一级风险源的顺利攻克,为地铁17线全线按期通车运营打下了坚实的基础。