建设者进行地铁施工 ■记者 张军/摄
头顶一盆水,脚踩一条河,游荡在中间……对北京建工集团机场线西延项目总工程师辛亮而言,这句话形容所在项目的实际情况再合适不过。
从2016年至今,这条起点为东直门终点到北新桥,全线长约1.83公里的北京最短轨道交通线路,项目团队已经干了六个年头。
“整个项目最大的特点是全线非降水暗挖,为了驯服四处流动的水,我们的技术团队为此付出了巨大的努力。”辛亮说。
一般来说,为了降低施工风险,北京的轨道交通地下线路暗挖法施工中一般都采取先降水再作业的方法,达到无水作业条件。但作为北京市住建委和市重大办确立的北京市“科技创安示范线”,机场线西延工程采用了非降水暗挖施工,即在不抽排地下水的情况下挖掘土层。由于地质水文条件极为复杂,地下水补给充足。近几年受南水北调回灌和永定河蓄水影响,地下水水位回升明显。据水务局观测和现场实测,地下水位抬升2.6-4米左右。对于无经验可循、无成熟工艺非降水地铁暗挖工程施工是个极大挑战,这在北京市以往地铁施工中尚属首次。
在隧道开挖方面,为最大程度降低施工风险,项目部联合业主快轨建设公司及参建各方先后组织了20多次专家论证,经过对地层特性深入细致地分析,最终确定了“深孔精准注浆+洞内咬合桩”的止水方案。而方案最终落地实施,靠的是北京建工和快轨建设公司联合研发的一系列以“精准注浆台车”为代表的科技装备。
注浆机器人分为大、小两个尺寸,它的优点在于可以适应不同洞体的高度。其注浆手臂可以灵活转动,实现对整个作业面无死角注浆。借助BIM三维建模技术,操作人员在注浆之前先对注浆机器人的钻孔角度、注浆量、注浆压力以及浆液扩散半径等进行计算分析,然后针对不同的地质开出不同的“处方”,确保钻孔对开挖断面的全覆盖,在隧道断面以外3米范围内竖起一圈无死角的防水墙。新型注浆机器人解决了传统钻孔设备精度差、钻进效率低、频繁安拆工作平台降效等问题。同时,该设备还采用无人驾驶,借助遥控器就能远程控制。注浆时的成孔质量、浆液情况、注浆速度等数据也可以实现时时回传,确保注浆过程精准可控。
同时,由项目团队牵头研发的洞内咬合桩的施工设备和钻头可以实现桩基的连续作业。洞内咬合桩的施工是在地下基坑的四周,通过在小导洞里施作一排连续咬合的桩基形成围合的空间,确保外面的水进不来。相比传统洞桩施工,新设备的加持可以将桩的垂直度成倍提高。对于无钢筋的“素桩”,技术团队研发并使用了一种塑性止水材料,实现了与相邻植入钢筋的“荤桩”在切割和咬合上严密贴合。
在施工环境异常恶劣,施工十分艰难的情况下,项目全体参建人员不畏艰难,精心组织,科学管理,加班加点,克服施工环境复杂、地层复杂、不降水开挖等不利因素,于3月8日下午实现了东直门站——北新桥站区间风险最高的先行隧道左线上导洞平安贯通。
至此,北京市第一个大规模全止水工艺,穿越富水复杂地质、复杂地面环境的1730米长暗挖隧道,经历1345个日夜奋战,穿越了5个特级风险、57个一级风险,经历了9次大的涌水涌砂险情、23次较大的涌水涌砂险情和250余次小范围坍塌,在各方关注和共同努力下实现了左线平安穿越目标,创造了北京市轨道交通新记录。
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