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地鐵13號線全線位于西海岸新區(qū),基本沿海岸線呈東北-西南走向,全線穿越上軟下硬不良地質,部分區(qū)間還要穿越填海淤泥地質,并要跨越6條河流,地下水極其豐富,施工就如同在豆腐里挖隧道。而地鐵1號線過海隧道也存在類似地質復雜多變的難題。為確保地鐵建設的安全與質量,提前預控風險,青島地鐵集團特別邀請了著名地下工程專家、中國工程院院士王夢恕來青進行地鐵建設技術交流,為我市的地鐵建設 “把脈”,解決施工中的一些實際技術難題,加快我市地鐵建設的步伐。
王夢恕,1938年出生,隧道及地下工程專家,中國工程院院士。 1964年畢業(yè)于西南交通大學(時稱唐山鐵道學院)。從事鐵路工程科技工作40余年。在隧道及地下工程的理論研究、科學試驗、開發(fā)新技術、新方法、新工藝以及指導設計、施工等方面做出了突出的貢獻,取得了豐碩的成果,對促進我國隧道建設技術的發(fā)展起到了重要作用。現任北京交通大學土木建筑工程學院教授、博士生導師,北京交大中國隧道及地下工程試驗研究中心主任。
平均每天排水3500立方米 23日上午,記者跟隨王夢恕院士一行來到了地鐵13號線井嘉區(qū)間(井岡山路站-嘉年華站區(qū)間)3號豎井,只見整個施工區(qū)用全封閉的立體大棚罩了起來,高達12米,足有四層樓高。據現場施工人員介紹,這種全封閉的綠色大棚,可以有效降低施工噪音、粉塵污染等問題,減少對周邊居民的影響。大棚內,建設人員在深達40多米的地下施工。年近八旬的王夢恕不顧地下條件復雜和環(huán)境惡劣,沿著施工豎井下到地下施工隧道中,現場進行技術指導。
“我們負責施工的這段區(qū)間隧道離海非常近,平均距離25米,最近的只有17米。”負責該區(qū)間施工的中交三航局交建分公司相關負責人介紹,井嘉區(qū)間長度3.7公里,屬于海相質,地下水發(fā)育極為豐富,且為海水,上方大多是上個世紀80年代填海形成的淤泥質地層,上軟下硬,對施工安全及混凝土結構耐久性有很大影響。在施工中為解決地質含水問題,施工單位采取以堵為主、以排為輔的方式,每天光排水就達3500立方米,而這些抽出來的水經過幾級沉淀處理后將排入市政污水管道。
全線穿越不良地質88處 地鐵建設在青島市政基礎設施建設中史無前例,也面臨許多嶄新的困難和考驗,尤其是地鐵13號線工程。該線路位于西海岸新區(qū),線路全長69.94公里,局部穿越海相地質區(qū)域,地質條件極為復雜。除了井嘉區(qū)間特殊的海相地質外,整條線路的地質都非常復雜多變,全線穿越上軟下硬不良地質或軟弱圍巖多達88處,開挖過程中極易發(fā)生地表沉降、路面斷裂、坍塌等問題。另外,該線路周邊環(huán)境復雜,施工難度大,線路要穿越6條河流,既有地層含水量大,地鐵施工就如同在豆腐里挖隧道,同時還下穿了44處建筑物,施工安全風險高。
作為青島市首條采用PPP模式的軌道交通工程,13號線全線將分兩期建設實施。一期工程(井岡山站至大珠山站)線路長為28.8公里,設車站13座(地下明挖車站7座,高架站6座),設靈山衛(wèi)停車場1處;二期工程線路長41.14公里(地下兩站量區(qū)間2.42公里,高架區(qū)間38.72公里),設車站10座(地下明挖車站2座,高架站8座),設古鎮(zhèn)口車輛段1處,董家口停車場1處。
截至目前,一期工程土建部分完成量已經過半,剩余部分計劃明年2月全部完成;二期工程前期工作也正在加快推進,將于年內開建。
地質復雜防水是重點 地鐵1號線過海隧道是全國最長的過海地鐵隧道,全長約8.1公里,采用礦山法施工6.7公里、TBM法施工1.4公里,其中海域段長度約3.49公里,全部采用礦山法施工。
據悉,過海隧道線路沿既有膠州灣隧道東側向北下穿膠州灣灣口海域后,接入青島主城區(qū)貴州路站。隧址區(qū)共穿越18條斷裂帶,主要為高角度、中新代脆性斷裂構造,其寬度在數米至數十米不等,其中隧道海域段穿越4組14條斷裂帶。隧道洞身主要位于微風化火山巖及變質巖中,穩(wěn)定差異較大,受其影響爆破效果難以控制,而且會對爆破安全和爆后工程巖體的穩(wěn)定性帶來一定的影響,增加了工程難度。
記者在采訪時了解到,隧道穿越海域段,最大水深為42米,海底基巖裸露,隧道海域段穿越7條斷裂破碎帶,斷裂破碎帶寬度幾米到幾十米不等,地質情況復雜,防坍塌、涌水難度大,施工風險高。同時隧道采用“V”型縱坡,施工期采用機械排水,隧道堵水施工和施工防突水難度大。
為控制工程難點,施工單位采取多種手段進行超前地質預報,探測前方地質,采用超前預加固注漿等方式加固圍巖;洞內每500米配備2級沉淀泵站,布設雙套應急抽排水系統,接力將水抽排洞外,確保工程安全。
1號線全線開工率72% 截至目前,地鐵1號線過海段隧道正線陸域段累計開挖支護2421米,海域段累計開挖支護251米。而從全線進展來看,地鐵1號線黃島段、城陽段兩段前期工作已基本完成,市內三區(qū)前期工作正有序推進。
截止到目前,1號線全線76個工點已開工55個,開工率72%。過海段正線初支已完成35%,施工有序推進。非過海段暗挖車站、區(qū)間正處于豎井開挖支護階段,豎井工程已完成25%,部分站點開始通道施工;明挖車站、區(qū)間正處于圍護樁施工階段,圍護樁已完成30%,部分車站已開始土方開挖。
城市規(guī)劃應交通先行 王夢恕院士作為國內地下工程的權威專家,此次來青島,對地鐵建設進行指導和“把脈”,為地鐵施工中的難點出謀劃策,對地鐵13號線許多現場實際技術難題的解決起到了極大的推動,為青島地鐵建設的科學決策提供幫助。
王夢恕在接受記者采訪時表示,城市規(guī)劃要服從交通規(guī)劃,交通規(guī)劃先行,建筑規(guī)劃后行。由于以前的城市規(guī)劃都是建筑先行,導致交通規(guī)劃沒法合理施展。青島地鐵13號線離海太近,將大大增加施工難度和投入成本。距離海水近,因此隧道位置標高偏高,為了降低高差,縱向高被抬起來了,這樣防水比較好處理;但隧道開挖最忌諱的是通過軟硬交界面,下面硬巖采用爆破法,而上面則是淺位埋挖法,輔助工法則是注漿法,這樣很容易造成塌方,因此施工難度非常大。
“地鐵建設是百年大計,因此隧道施工方法的選擇非常重要,咱們目前采用了復合襯砌的方法是很對的,可以保證工程百年大計。 ”王夢恕一再強調。
在防水問題上,王夢恕提出,隧道防水板要采用半包而不能用全包,現在很多地方施工把規(guī)范作為第一,而抹殺了施工創(chuàng)新點,因此還要繼續(xù)研究新方法,敢于突破,防水時要以排為主,以堵為輔,同時施工工序要做到“三嚴”:紀律嚴、工藝嚴、管理嚴。王夢恕說,13號線的施工難度在國內來看都是最難的,他此行的目的就是通過研究這條線的難點解決技術難題,以此推動加快青島地鐵的發(fā)展,在合理工期、合理造價、合理方案、合理合同的基礎上,敢于總結優(yōu)點和缺點,加快青島地鐵建設速度,讓地鐵盡快成網,解決交通擁堵問題。
本版撰稿攝影 記者 吳帥