右线贯通。 项目部安全讲话。 业主、监理检查成洞质量。 现场处理问题。 节点表彰会。 学习交流。 外宾参观工地。 检查质量。 盾构到达前条件验收。 认真观察。 成型的区段。 分析盾构机使用情况。 专家召开方案讨论会。 项目部驻地。 提示:
城轨公司承建的北京地铁16号线09标具有六大特点:多、险、小、难、大、紧。
多。1702米的掘进区间二级以上风险源共23个,占区间线路长度的95%,其中一级风险源有5个,占区间线路长度的61%。
险。区间隧道90%为全断面砂卵石地层,该地层为典型的力学不稳定地层,施工时地层原状土易失稳失衡,围岩容易发生扰动和坍塌。
小。区间曲线半径小。本工程盾构四次始发和四次接收,盾构在风井接收位于平面半径333.5米的曲线上,为目前国内全断面砂卵石地层地铁隧道最小半径曲线盾构接收。盾构在小半径曲线接收易产生轴线偏离、管片错台和崩裂、管片扭转、渗漏水、管片蠕动等安全质量风险。
难。区间风井基坑深,临湖施工难度大。基坑5米外即为海淀公园一万平米的湖水。填湖围堰和结构施工需实现稳固的防水挡土体系。本工程地处繁华闹市区,人多且车流量大,沿线市政管线密布。
大。隧道采用的管片大。北京地铁16号线首次采用8A型大容量列车,为适应较宽列车尺寸和小半径曲线隧道施工的要求,该区间隧道管片为北京地区地铁首次使用且目前直径最大的6.4米管片,盾构机直径相应增大。大直径盾构在转弯急、转弯多的曲线上掘进,盾构姿态难以控制。
紧。工期紧。本区间有效工天只有112天,工期压力大。
城轨公司项目部安全、优质、高效的完成了这项工程,在科技创新、科学管理方面进行了积极的探索和尝试,为盾构施工积累了宝贵的经验,使中铁一局盾构施工提升到新的水平,也为中铁一局北京地铁市场形象增光添彩。
出师遇阻节点不变
北京地铁16号线是在建的北京市南北向骨干线路,全线分为南北两段,中铁一局城轨公司承建的09标西苑站~万泉河桥站区间隧道是计划2016年年底开通的北段最后一个区段,也是关键的区段,不仅是中铁一局的重点工程,也是建设方北京城市快轨建设有限公司的重点。
区间左线隧道长1702.811米,右线隧道长1707.652米,线路呈“S”型曲线“V”型坡,最大坡度为25‰,最小平面曲线半径为333.5米,盾构接收为目前国内转弯半径最小的全断面砂卵石地层接收。隧道采用盾构法施工,管片外径6.4米,内径5.8米,为北京地铁首次使用的直径最大的盾构管片。区间隧道地层90%地层为卵石地层,该地层为典型的力学不稳定地层,盾构刀盘切削时,地层原状土易失稳失衡,围岩容易发生扰动和坍塌;有5处一级风险源,18处二级风险源,其中一级风险源占区间线路长度的61%,一、二级风险源占全线路长度的95%。这项工程几乎涵盖了盾构隧道工程的难点和风险点,被称为风险之路。
也许是巧合,2014年9月工程中标后队伍进场后并不顺利,像施工的线路一样曲曲折折。当时区间隧道设计线路调整未定,中间风井场地“三通一平”未实施,根本不具备施工条件。项目部不等不靠,主动配合业主和设计部门沿线调查,同相关部门商谈拆除、伐树补偿等,办理复杂的一系列手续等。
2015年12月盾构机进场,2016年春节过后左右线相继始发。掘进了一百多米后,因为前方的西苑桥加固未完成,盾构机被迫停止掘进。这一停就是50天。右线在停机期间技术人员发现刀盘主驱动密封有局部缺陷,这一发现让项目部管理团队心一下提了起来,他们知道盾构机带病工作,如果出现问题,后果非常严重。项目部马上与业主进行沟通,确定维修计划,研究制定维修方案,并请来专家完善方案。维修人员先在盾构掘进端部打水泥桩将四周沙石稳固住,以防坍塌;四周进行降水处理后,维修人员打开仓门进行维修。经过一个月的维修,盾构机又恢复了正常工作。但技术人员仍不敢大意,密切注意着盾构机可能出现的异常。业主鉴于这种情况,不要求项目部按原定的节点到达风井,只要求盾构机安全出洞,但项目部表示,原定节点不变,决不失信。
科学施工化解风险
下穿正在运营的地铁四号线是施工遇到的第一个重大风险源,区间隧道与4号线隧道垂直距4米,平面曲线半径350米,穿越地层为砂卵石层。建设单位和运营单位提出的要求是地面下沉不得超过3毫米。这不能不说是一个很高的标准。在行外人看来像盾构这样的大型机械施工是没有什么风险的,其实不然。地质资料与实际地质不符是常有的事,地层突然变化也常能遇到;像这种全断面为砂卵地层如果施工方案不当,稍有不慎,极易造成坍塌,后果难测。
为了安全通过砂卵右层,项目部将盾构长距离富水砂卵石地层掘进技术作为重点科研课题进行研究。在盾构始发后就选取试验段,进行渣土改良试验,研究膨润土和泡沫的配比,以提高砂卵石流塑性。试验同步注浆量、二次注浆量和注浆压力,土压的建立,出土量的管理等一系列参数,为盾构机通过地铁4号线等一级风险源提供数据支持。项目部组织建设单位、监理单位及4号线运营单位共同研讨施工方案,并多次邀请专家对施工方案进行评审,中铁一局北京地铁项目指挥部、北京分公司及城轨公司的专家为方案的完善提供了积极支持和帮助,为顺利下穿既有地铁4号线重大风险源打下了坚实的基础。项目部总结前期试验段掘进参数及公司在富水砂卵石地层中掘进的经验,编制了专项施工方案及应急预案。同时项目部还以盾构隧道管片径向深孔注浆、小半径曲线盾构始发及接收、盾构始发洞门封堵等技术作为工法开发内容,通过专家咨询、相邻标段学习和自我试验摸索等途径,深入开展技术创新工作。
盾构机下穿地铁4号线期间,地铁仍处于运营状态,客流量大,设计要求隧道结构变形控制在3毫米以内,就是要求既有线在盾构通过的时候达到“纹丝不动”的效果。为了掌握沉降数据,原设计在地面设有两个监测点,为了更全面、精确的掌握沉降数据,项目部主动增加了两个监测点,设专人24小时监测沉降变化,并将监测数据及时反馈项目部及盾构队。项目领导班子和生产部门人员24小时值守,严格要求按施工方案操作,严控重要的施工环节。技术人员以既有线实时沉降监测数据和人工地面监测为手段,设定土仓压力平衡地层水土压力,采取出土质量和体积双控的措施,并严格控制同步注浆量以及二次注浆及时跟进补浆。项目部利用自主研发的远程监控系统,实现盾构掘进参数在作业班组、项目部和公司的三方共享和反馈,依据数据,适时调整参数。经过12天的紧盯死守,使盾构机匀速平稳通过4号线区段。头顶上成千上万的乘客来来往往,他们万万想不到脚下有一个庞然大物在日夜工作。经监测,4号线沉降最大仅为-1.81毫米,盾构机完美脱离风险区。
盾构机刚安全通过4号线,就进入了几乎和4号线重叠的第二个一级风险源西苑桥。西苑桥是海淀区的一条快速干道,桥面车辆川流不息。桥地面下方有11根废弃的桩基,其中最长的侵入刀盘掌子面3.2米,盾构机要从中通过。业主要求桥面下沉不得超过4毫米。项目部施工部门优化方案,在磨桩基时控制速度减小桩基对地层的扰动,稳扎稳打,掘进队小心翼翼,一步一步向前推进,顺利通过200米桥区,桥墩沉降监测结果达到了设计要求。
盾构机一路向前,当盾构穿越海淀乡建筑群一级风险源期间,突遇大粒径卵石,含水量异常丰富的情况。施工人员及时调整掘进参数,加大渣土改良的力度,克服了大粒径卵石剥落带来更大地层损失的风险,使盾构机安全穿越了300米的海淀乡建筑群,实现了盾构砂卵石地层穿越重大风险源“零事故”的安全目标。
创新管理加快进度
根据北京市政府统一部署,地铁16号线北段于2016年年底通车,西苑站~万泉河桥站区间为首开标段之一,建设方提出三个节点工期要求:中间风井须在7月20日达到盾构接收条件,左右线盾构机需分别于2016年8月11日和8月20日掘进至风井接收,并将西苑站场地移交给铺轨和机电安装单位。
由于前期开工时间拖后,留给项目部是不多的时间和极大的压力。项目部投入两台盾构机、四个盾构队和一个机修队,加大人力、物力等资源的投入,实施多项举措确保盾构机正常施工。盾构机水平运输列车编组采用“2+1”模式,即增加备用运输车节,确保水平运输24小时不间断施工;每台盾构机设专职维保人员,对盾构机掘进、龙门吊垂直运输、电瓶车水平运输进行日常巡检,有设备问题第一时间安排处理;合理编制工期计划和资源配置计划,均衡生产。联合专家并借助公司技术力量不断研究盾构砂卵石地层掘进技术,盯控盾构施工各个环节,规避了盾构砂卵石地层掘进易坍塌的风险,确保了盾构机平稳到达中间风井。盾构队实行24小时两班倒作业,饭菜送到洞里,工人们利用工序间隙轮流吃饭,人停机不停。项目部制定了奖励措施,激发了大家的积极性,盾构队之间相互叫劲不甘落后,掘进速度一直保持在较高水平。业主要求一个队24小时掘进10环,大干期间一个队12个小时就掘进了11环。据公司每月盾构掘进情况统计,2016年7月,09标左右线盾构机平均日掘进分别为16.8米和15米,位居城轨公司前两名,5月~7月连续三个月的平均日掘进13.4米和12.2米的成绩。
根据地铁16号线北段年底通车的目标要求,西苑站至万泉河桥站盾构区间为北段最后一段洞通的隧道,中间风井的进度直接影响盾构接收过站和洞通节点工期。为此中间风井的施工备受市建委、快轨公司、监理单位等各方的关注。
自2016年5月初基坑开挖见底以来,项目部面临工期紧、任务重的局面,由于外部原因开工期严重拖后,业主对风井施工节点心存疑虑。项目部本着“组织有力,紧罗密布,见缝插针”的工作思路,积极筹划,倒排工期,优化模架方案,一次性投入三层结构模板支架,克服了作业面狭小、交叉施工困难、高温天气作业、高大模板支架等困难。同时开展劳动竞赛活动,制定奖优惩怠激励措施,历经70天日夜奋战于7月17日提前3天实现结构封顶,完成了外界质疑和担忧的工期任务,为盾构接收提供了先决条件。
8月18日,北京地铁16号线土建施工09标西苑站~万泉河桥站区间右线盾构机顺利掘进至中间风井,盾构机在风井接收位于半径333.5米的曲线上,为目前国内全断面砂卵石地层地铁隧道最小半径曲线盾构接收。盾构姿态、成型隧道轴线与设计轴线三者吻合,精准无误接收。至此,城轨公司09标项目部实现了左右线隧道双线洞通,标志着首开段隧道土建主体结构全部完成。
文明施工增光添彩
城轨项目部施工区域地处海淀区的繁华地带,周边有颐和园、圆明园等著名景点,还有北大、清华、中国人民大学等著名高校,相关部门对文明施工有很高的要求,这使项目施工就像在显微镜下进行,施工中任何微小的瑕疵都有可能被放大,带来不良影响。项目部从进场开始,严格按照中铁一局标准化管理和规范化施工要求,合理布局驻地和生产区临建,规范安全防护和设施配置。杜绝施工浪费,避免返工重做等现象,努力创造良好、安全、整洁的施工环境。首次将盾构同步注浆创新引入预拌砂浆技术,使中铁一局成为北京地区首家采用预拌砂浆用于盾构施工的企业,实现现场零污染无扬尘排放,为“绿色施工,还北京一片蓝天”创造了良好的施工环境。本区间隧道作为标杆工程迎接了蒙古国青年团、拉美青年企业家代表等观摩活动,展现了一局良好的企业形象。
项目部最终交出了这样的成绩单:提前完成了所有节点工期,实现了盾构穿越多处重大风险源“零事故”的安全目标。成型隧道表观质量良好,错台和渗漏缺陷均在规范要求范围内,结构内实外美。左线于8月11日经各方现场隧道验收并移交铺轨单位。
“干好一个工程,培养一批人才,开拓一片市场,结交一方朋友”,在这场与时间赛跑的攻坚战里,中铁一局城轨公司北京地铁16号线09标项目部这支年轻的团队攻坚克难,奋勇争先,以“勇于跨越,追求卓越”的精神,在轨道交通事业中谱写了新的篇章。
(本版图片由项目部提供)