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济南轨道交通4号线经七路西站:硬岩区“啃出”70米出入口过街廊道

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交通繁忙的经十路下,在硬度高达100多兆帕、孤石密布的胶结砾岩区,用顶管机施工硬生生“挤出”一条高4.9米、宽6.9米、长70米的地下通道,是一种什么体验?5月中旬,正在进行扫尾施工的中铁十一局建设者田向向看着已经贯通的车站出入口过街廊道,自豪地说:“这是一次‘硬碰硬’的攻坚行动,既要打碎掏出大面积的岩石,又要时刻保持路面沉降值达标,还要确保周围密布的各种管线安全,简直就是在到处是血管的器官上动手术刀,难度之大可想而知。历经千难万险,好在我们成功了,也为下一步济南地铁同类施工积累了宝贵的经验,再苦再累也值了!”

“顶管机刀盘破土而出的那一天,是2024年5月1日。此后,我们积极推进后期施工,包括更换特质“营养液”,确保把路面和管线最大沉降值控制在0.8厘米左右,效果非常明显。”中铁十一局济南地铁项目总工程师尚晓飞说。作为4号线建设难度最大的经七路西站,需在市区中心繁华地段经十路下方施工。其中,车站出入口通道施工区域地下管线密布,且地质情况复杂,工程受制条件多,建设难度高,是全线一道“压轴题”,一旦成功突破,意义重大。轨道交通建设者创新运用多项新工艺、新工法,成功攻克重重挑战,仅用时50多天,就顺利完成了施工任务。

济南轨道交通4号线经七路西站:硬岩区“啃出”70米出入口过街廊道(图1)

大面积硬岩区成了“拦路虎”

此次施工的出入口过街廊道,总长为70.2米,为了保障顶管机工作区上方的经十路交通正常,同时还要按期完成建设任务,设计团队多次开展工法研究并邀请专家论证,经过明挖、暗挖、矩形顶管等多种施工方案比选,最终决定采用矩形顶管工法进行施工。所谓矩形顶管工法,是指采用矩形顶管机进行通道的顶进。

相较于传统的明挖和暗挖工法,该工法施工效率较高、空间利用率较高、施工安全风险较低,对周边环境影响较小。不过,根据前期地质勘查数据来看,该出入口要穿越一大片胶结砾岩区,岩石硬度平均60多兆帕,最硬的达到100多兆帕,施工难度很大。而在闹市区,显然无法采用爆破等方法。同时,还要在不封路、不影响道路正常通行的情况下,先后穿越自来水、燃气、污水、电力通信等多种管线。

“根据施工计划,顶管机离各类管线最近处只有几十厘米,对施工技术要求极高。虽然顶管机前面的矩形刀盘上有6组刀具可以用来切削石块,但前进只能靠千斤顶的力量向前‘顶进’,一天下来,能前进一米多就不错了。”尚晓飞说。

艰难的施工过程

工欲善其事,必先利其器。根据经七路西站顶管施工区域特殊的地理位置和周围特殊的环境条件,济南轨道交通集团建投公司“盾构智囊团”会同中铁十一局技术团队集思广益,先是对刀盘进行加固改造,更换新材质的刀具,同时加大千斤顶的推力。针对前方大面积的胶结砾岩区,建设者提前进行打孔破碎,化整为零。

在经七路西站采样区,记者看到一块块巨大的胶结砾岩石块,最大的有两三吨重。“这都是我们破碎和切割后,从地下取出来的。实际上,胶结砾岩是成片的,不提前破碎根本‘啃’不动。”尚晓飞说,在顶管推进过程中,建设者通过高频监测,以实时数据反馈沉降趋势,通过全过程多阶段的注泥补偿地层损失,保持顶管机通过前后地层始终处于饱满填充的状态,不给沉降预留空间和时间,在有限的作业范围内实行精准的“微创手术”,效果非常明显。在施工过程中,建设者碰到的胶结砾岩石最大厚度为3.7米,整体表现为连续性强、密度大、硬度大等特征。在这种地质条件下,矩形顶管机配置的常规刀具,根本无法破除胶结砾岩。同时,里面还有些大块孤石,容易导致螺旋机卡石风险。

为此,建设者根据实际施工情况随时调整施工方案,加大旋挖机破石力度,更换耐磨性高、破岩能力强的撕裂刀具,调整千斤顶的推力,并通过水平打孔对掘进范围内的坚硬岩层进行预破碎,将原本完整的岩层破碎成蜂窝状,降低岩层的整体硬度。为了更好地出渣,他们还改善高压冲水管路。正是通过一系列的措施,建设者最终成功顶住了压力,顺利完成了施工任务。根据最终数据测算,路面和管线整体沉降控制得非常好,建筑物单一测点累计最大隆沉值为0.26厘米,保证了经十路道路和地下市政管线的安全。

总结经验准备再出发

“在全体建设者的努力下,虽然我们如期完成了施工任务,但从整个施工过程来看,其中还有不完美的地方。如今我们正积极还原施工过程,总结经验,提出更好的施工方案,为下一步其他区域的施工做好准备。”尚晓飞说。

尚晓飞认为,在施工前应该把水平钻孔打得再密一些,把大的硬岩石破得再碎一些,就能降低后期的顶推施工难度。同时,刀具的更换还要再灵活一些,与多变的地质情况更贴合,效果会更好。另外,对于用来填充侧壁的“营养液”,也要根据实际情况选用不同的型号和配比。在施工操作方面,建设者也积累了很多现场处理经验,对下一步的施工有很好的借鉴作用。

济南轨道交通集团建投公司相关负责人告诉记者,济南轨道交通4号线作为山东省重点建设项目和济南市轨道交通规划中的重要线路,承担着串联济南城市发展的“核心通道”作用,建成后对加速推动济南经济社会发展意义重大。经七路西站出入口过街廊道的顺利贯通,是一个重要的阶段性胜利。下一步,建投公司将继续践行“不畏难,永向前”的企业精神,全面加速推进工程建设,为济南地铁高质量发展增光添彩。

编辑:卓卓

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