宁和城际最复杂路段双线全面贯通

06.07.2016  13:25

  新华网南京7月5日电(温文兵)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、发展地铁和越江隧道,成为这座城市交通网络的关键工程。

  目前,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,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(简称“铁—春区间”)双线全面贯通。

  在整个施工过程中,中铁电气化局集团有限公司频频遭遇地下“世界级难题”,地下工程建设者们正凭着“软实力”突破“硬限制”,“”下了包含“癌症区域”在内的这块硬骨头。

  遭遇“世界级难题

  正在建设的宁和城际一期,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,连接南京主城、江北副城、桥林新城,共有19个车站。远期,该城际将延伸至安徽和县,成为南京都市圈轨道交通线网的重要组成部分。

  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。

  中铁电气化局集团有限公司于1958年成立,建设开通中国高速铁路里程达70%以上,参与了全国26个城市的轨道交通建设。其早在南京地铁建设初期,就已成为南京地铁建设的主力军。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—春江路站盾构区间(以下简称铁—春区间),同样面临的是“世界级难题”,中铁电气化局集团有限公司硬是在“豆腐里打洞”、“石头上面挪豆腐”,用“软实力”突破“硬限制”,“”下了包含“癌症区域”在内的这块硬骨头。

  宁和城际TA03标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。其中上软下硬地层占全线的36.5%,地下水极其丰富,极为不利于盾构施工。

  尤其是在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

  铁心桥地面一带,沿线地面条件复杂,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,沿线是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。中铁电气化局集团有限公司的地下工程建设者们,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”穿越地层极为不利于盾构施工,是宁和城际全线施工条件最为艰难的一段区间,同时又是制约整条线路通车的关键线路。区间共三大“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”(顶部为可塑-硬塑状粉质粘土、卵砾石夹粉质粘土,下部为凝灰岩)。

  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%,主要表现为上部是强度及粘聚力很低的土,手指都可以戳入土中很深,且性质分布不均匀;下部则是强度非常高(80MPa)的岩层,用锤锤击数次方可劈开,可见上下地层强度差异之大。在这种地层中推进,盾构机需要时速时缓,对地层的扰动非常大,切割地层的盾构机刀盘的刀具更容易损坏。盾构机通过该段时卵砾石层时,也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,盾构机则是震动非常大,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。

  螺丝壳里做道场通过“癌症区域

  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“铁~春区间”在春江路与江淮路交叉口以西140米的“癌症区域”,地层水特别丰富,主要为基岩裂隙水,部分区段下穿人工湖,其地表水对地层水补给也较为明显。

  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,以确保安全。

  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,并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3mm范围内,有效的保证地面建筑物的安全。

  团队奉献保证施工进度

  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“”。今年,孩子高考。整个5月份,任虎哲硬是“”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。

  “特别能吃苦 特别能战斗 特别能攻坚 特别能奉献”这是每个电气化人的精气神,中铁电气化局集团有限公司宁和城际TA03标项目部这个团队个个也都是甘于奉献,能打硬仗的精兵强将。

  吴攀攀,别看他只有24岁,却是操作手中的佼佼者。两年多时间创造了国内轨道交通建设领域的纪录的宁天城际工程中,就有他挥洒的汗水。

  隧洞里尘土弥漫,操作台上又闷热又潮湿,在这样恶劣的环境中一干就是12个小时,感冒也成了“家常便饭”。吴攀攀用深厚的专业积累和辛勤汗水奋力拼搏,与艰苦环境和恶劣硬岩条件顽强抗争,而其丰富的经验与手动控制,也确保了管片拼装、纠偏,出渣速度以及工程的质量和进度。

  吴攀攀至今仍清晰记得攻关时的情景:“地下施工又闷又热,为了观察设备运转,每天在操作台现场,而这一蹲就是两年多”。

  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。

  在妻子生养的时候,恰逢左线盾构出洞,为了确保安全,他硬是承受住对妻子和孩子思念的煎熬,战斗在第一线。儿子出生得了肺部感染,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,也为后续铺轨等工序提供了实质性条件,为2017年正式通车奠定了坚实的基础。对全线施工单位起到了示范作用,提振了各参建单位的信心,对加快宁和城际轨道交通一期工程的建设起到了良好的推动作用。