跨海地铁国内最长这个第一不太好当 下穿老旧房屋城市立交,“石头和鸡蛋混杂”青岛地铁1号线施工难度最大的一段顺利贯通

隧道贯通现场。青岛地铁1号线走向示意图(部分)12月8日,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。

齐鲁晚报·齐鲁壹点记者王瑞超

穿越主城区, 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1986年,是国内较早建设的城市立交,年代久远,日常车流量大,TBM(硬岩隧道掘进机)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100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

在多个部门的通力协助下,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1960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。

为济南等省内其他城市 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。

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