南京城已进入地铁基础设施建设高潮期,大力拓展地下空间、发展地铁和过江隧道,成为这座城市交通网络的关键工程。
近日,伴随着巨大的磨桩声,素有“地下蛟龙”之称的盾构机从宁和城际TA03标右线接收井内破土而出。这也标志着宁和城际城南段地质条件最为复杂的铁心桥—春江路站区间双线全面贯通。
整个施工过程频频遭遇地下“世界级难题”,地下工程建设者们硬是在“豆腐里打洞”、“石头上面挪豆腐”,“啃”下了包括一段“癌症区域”在内的硬骨头。
施工区域遭遇“世界性难题”
正在建设的S3宁和城际一期,是南京第三条过江地铁线,也是江北新区获批后将最早开通的过江轨道交通项目。该线路全长37.53公里,连接南京南站和江北,共有19个车站,对江北新区、桥林新城的发展将是重大利好。
宁和城际一期建设分为“河西试验段”、“江北段”、“江南段”三个部分。其中“河西试验段”年初已经贯通;“江北段”起于天保路站,终点在浦口黄里,去年底开工建设,土建工程要持续到明年6月;“江南段”从永初路站到南京南站的土建工程去年9月开工。
“江南段”TA03标(一站一区间)的施工方正是经验丰富的中铁电气化局集团有限公司。在2012-2014年间,该公司仅用25个月,完成了45.2公里的宁天城际一期工程建设,创造了国内一次性建设开通里程最长的城市轨道交通工程的纪录。
TA03标的铁心桥站—春江路站区间(简称铁—春区间),面临的是“世界级难题”。该项目项目经理任虎哲介绍,铁—春区间,双线全长2564米,盾构自2015年7月20日始发。这条隧道也是宁和城际一期江南段开工的第一条隧道,埋深15米,直径6.2米。该区间地层起伏多变,也是宁和城际城南段施工条件最艰难的区段。
尤其是春江路与江淮路交叉口以西的140米范围的凹沟段,地质条件极其复杂。经调查,该区域下方为古河道,隧道洞身处于典型的上软下硬地层,上部为南京地区特有的卵砾石夹粉质黏土,且上部建筑物稠密但房屋基础薄弱,不利于盾构施工,对沉降要求更是极高。“国内知名专家多次研讨后,一致认为,该区域属于盾构施工的‘癌症区域’。且截止目前,在全国范围内属于首例,无任何经验可以借鉴。”任虎哲说。
三大“拦路虎”挡在面前
铁心桥一带,地面条件复杂,盾构需要经过的地面设施就有铁心桥大街、春江路等主要干道,沿线还有大量的简易居民住宅楼、沿街商铺、人工湖等,车流量较大,人员密集,建筑物稠密。原有的地下基础和设施占用了一定地下空间,加上许多地下管线走向和位置等信息不全,也给地下施工带来难题。地下工程建设者们采用两台海瑞克复合式盾构机进行施工,从铁心桥大街东侧的铁心桥站(江苏省社队工业局对面)始发,往位于春江学校操场内的春江新城站,向西掘进。
施工时对建构筑物和管线的保护是重中之重。处处掣肘、瞻前顾后之下,更大的“拦路虎”还在更深的地下。铁—春区间穿越的地层极不利于盾构施工,是宁和城际全线施工条件最为艰难的一段区间,区间共有三大“拦路虎”地层:全断面安山质凝灰岩、全断面闪长玢岩、上软下硬地层。
用任虎哲的话来说,上软下硬地层施工就像是在“石头上面挪豆腐”。这种地层占整个标段的36.5%,盾构机通过该段卵砾石层时,地面极易受到扰动塌落产生地层空洞,引起地表沉降。
而在全断面岩石地层中掘进时,盾构机震动非常大,人站在地面上能感到明显震动。夜间施工时,不得不通过减小刀盘转速、推进速度,以降低对周围居民的影响。
破解“石头上面挪豆腐”难题
对于地下工程来说,丰富的地下水的威胁非常大,有时候甚至是致命的。
恰恰春江路与江淮路交叉口以西140米的“癌症区域”内,地层水特别丰富,部分区段还下穿人工湖。如何克服这一工程难点问题的根源,确保在“几乎不可能”的条件下安全施工?
在实际施工过程中,项目团队多管齐下,采取了诸多措施,例如削弱工作面地层的稳定性,严格控制地面沉降,增大地面沉降的监测点位和频率;由地面组织对地层加固施工时,先挖探坑探明和保护管线,再进行下一道工序作业等。
上面是软土,下面是坚硬的岩层,对盾构机的刀盘和滚刀是相当大的考验,最让人担心的就是地表沉降。
为了破解“石头上面挪豆腐”的难题,控制施工风险,项目团队采用地面上钻孔注浆加固、钢管桩支护、隧道内严格控制盾构施工参数等方法,确保安全。
盾构区间内、外,一共安装了16个监控探头,项目团队24小时值班,严密监控盾构掘进的各项参数,同时实时监测注浆压力、刀盘扭矩等各项施工参数,关注各种环境监测数据,确保了盾构掘进的万无一失。
施工最终历时4个月,克服一切困难,顺利通过“癌症区域”,地面沉降控制在3毫米范围内,有效地保证了地面建筑物的安全。
甘于奉献,有员工连生孩子都没回家
墙上的工期节点图细化到每个剖面,办公桌背后的宁和城际一期图纸,让任虎哲的办公室里弥漫着一股紧张的气息。
干工程有20多年,家和工作不能兼顾,一直是任虎哲内心的“痛”。今年,孩子高考。整个5月份,任虎哲硬是忍着没给孩子拨一通电话,就怕给孩子增加压力,影响孩子的正常发挥。
这个团队的成员个个都是甘于奉献,能打硬仗的精兵强将。为了解决盾构掘进面临的最复杂的上软下硬复合地质构造难题,主管测量的胡华鑫,天天在现场指导。在妻子生孩子的时候,恰逢左线盾构出洞,为了确保安全,他硬是忍住对妻子和孩子的思念,战斗在第一线。儿子出生后得了肺部感染,一病就是20多天。直到左线安全出洞,他才向团队报告,抽空赶回老家看望妻子和孩子。
项目工程部部长周艳家,前期负责沿线建筑物调查,他结合国内知名专家提供的咨询服务,科学做好组织安排、施工各项准备和方案对接。施工过程中,在克服交叉繁复的工序和攻克紧张工期的同时,他自身还不忘继续提升“内力”,进一步加强学习。
经过近一年的鏖战,宁和城际城南段10条盾构区间已全部贯通,剩余2条正在掘进。铁—春区间双线隧道的顺利贯通,为后续铺轨等工序提供了实质性条件。根据计划,2017年年底前,宁和城际将正式通车。远期,该线路还将延伸至安徽和县,成为南京都市圈轨道交通线网的重要组成部分。
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