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2016年4月7日,隨著錯埠嶺站站臺層南側端墻最后一方混凝土澆筑完成,地鐵3號線南段實現全線洞通,施工人員正在鋪設軌道。

　　

2016年4月26日,大型軌道焊接機正在對地鐵3號線最后一節軌道進行焊接。

　　

技術人員查看3號線各區間節點情況。

　　文/半島記者　婁花　圖/半島記者　張偉

　　2016年12月18日,市民將坐上幸福地鐵通往更美好的生活,這一刻,讓很多人激動不已,甚至流出幸福的熱淚。而這一幸福時刻的到來,是無數的地鐵建設者們攻堅克難,交出了最漂亮的答卷,是沿線的居民用最包容的心態,譜寫出了最和諧的樂章！

　　由于青島地質條件復雜、建筑物密集等難題,從2009年啟動建設,地鐵建設創下了一個又一個的國內先例。今天,乘坐著快捷、舒適的地鐵,回想著地鐵的巨大施工難度和建設者們的艱辛付出,或許你會倍加珍惜這幸福時刻的到來！

　　最怕沉降　火車道下挖地鐵,零沉降！

　　中鐵十四局集團隧道公司副總經理王春國作為施工單位的代表,自2010年6月進場,由中鐵十四局集團隧道公司承建的青島地鐵3號線土建14標包括一站兩區間,其中永火區間下穿膠濟線段隧道,根據設計要求,永火區間隧道出永平路站后,沿振華路自東向西依次下穿四流中路、國棉六廠專用線及膠濟鐵路后,向西直行進入火車北站。標段內兩個全線重大一級風險源,分別是永火區間下穿膠濟線和下穿5棟上世紀70年代的居民樓。

　　繁忙的膠濟線每天有近70對列車通過,要在9.9米深的地下開挖地鐵隧道,施工難度、風險性極大,一旦出現路基沉降,后果不堪設想。“必須保證零沉降！這是我們立下的軍令狀。”王春國說。作為重大一級風險隧道,項目上下不斷研討論證,科學施工,在夜間架設鋼便梁,在火車停運的兩個小時內,見縫插針地緊張施工。在原國棉六廠院外的膠濟鐵路線上,每天深夜11點到凌晨1點,施工人員要趁列車不運行的時段,抽換鋼枕,清理兩側道渣,鋪設臨時便梁,人工挖坑樁,完成一段就要恢復原樣,以便列車正常通行。

　　青島地鐵3號線14標段永平路至火車北站區間全長1241米,需暗挖下穿北苑風景小區樓群。這個區段的建筑大多建于上世紀七八十年代,基礎薄弱抗震性能較差。隧道穿越時,埋深只有17米,地質大部分為回填雜土和中風化花崗巖,爆破風險極高。

　　為保證施工安全,在采用礦山法爆破施工穿越居民區老建筑時,采用多項科學技術減振,振速降至1厘米/秒,居國內領先水平。通俗地說,就是將平常人聽到的一次爆破,分解為幾段小爆破,前段小爆破成為后段小爆破的膨脹空間,進而降低了振速。專家稱,這種工法在國內地鐵施工中屬首次使用。

　　施工難度最大　短短300米用了425天

　　時針撥到2014年7月17日,3號線太延區間十幾名工人正在等待著,為右線最后1.5米作業做準備。“捅破這層‘窗戶紙’,整個區間就徹底通了！”中鐵隧道集團3號線青島項目部經理王軍濤說,左線已于3月份貫通,挖開這短短的1.5米,就意味著太延區間實現了雙線貫通。

　　挖掘機操作工周師傅發動了機器,振奮人心的轟鳴聲響起,過了10分鐘,右線便打通了。據介紹,太延區間全長1294.9米,沿香港西路東西向延伸,并在香港西路一療附近穿過密集建筑群,該區間西段地質條件較差,地下都是強風化巖,王軍濤介紹說,“我們先后5次邀請國內外知名隧道專家召開風險控制相關會議,制定了嚴格的重大風險源風險管控措施,經過一段時間的經驗積累,制定了暗挖工程控制三要素的開挖責任制度,同時施工時嚴格控制循環開挖進尺不超過0.5米。”

　　王軍濤說,“太延區間右線西段下穿6處建筑,由于這段下穿建筑物的部分施工難度全國罕見,從施工區域地上建筑物距離計算,下穿建筑群的距離不過短短300米,卻用了整整425天。”

　　曾暫停爆破開挖施工倆月,王軍濤介紹,“不同于普通區間隧道開挖所使用的爆破開挖技術,在太延區間隧道西段下穿多所建筑物的300多米距離內,我們采取了高端別雷管進行弱爆破,也就是通過多點爆破方式分散沖擊波,以此減小振速。通過這種方式,這個重點段的振速控制在0.5厘米/秒,遠低于要求的2厘米/秒。”王軍濤說,與此同時,區間施工還增加了國內先進的自動化監測控制設備,每5分鐘傳輸監測數據1次,施工人員能實時掌握建筑物是否發生沉降、是否變形。

　　最險區間　泉李區間“石頭上摞豆腐”

　　泉李區間地質就像“石頭上摞豆腐”,隧道橫斷面上半部分是富水砂層,下半部分是堅硬巖層,這是青島地鐵3號線最大的風險區。再加上隧道下穿李村河和7棟上世紀90年代的建筑物,更是險上加險。2014年11月20日,青島地鐵3號線泉李區間(萬年泉路站—李村站)實現雙線貫通。泉李區間位于李滄區商貿圈主干道,施工方通過采用國內領先的注漿工藝對“豆腐”進行加固,布設自動化檢測設備防沉降,這些都是青島地鐵的先例,而且嚴格遵循短進尺爆破,最終實現了該區間的安全順利貫通。

　　“泉李區間的施工地質條件就像是在石頭上面摞豆腐！豆腐就是富水的砂層。”青島地鐵集團建設分公司朱明的這句話很形象地說明了泉李區間的施工難度之大。朱明介紹,鑒于泉李區間上軟下硬的地質條件,在國內都十分罕見,因此按工程風險等級評定,泉李區間被列為青島地鐵3號線最大風險源,屬最高工程風險等級。針對地質條件復雜、下穿建筑物多的情況,各參建方制定了切實可行的下穿施工方案及重大風險源管控措施,采取了短進尺、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測的施工原則。

　　朱明告訴記者,為了確保施工安全,中國鐵建十六局集團青島市地鐵一期工程(3號線)土建11標項目部先后組織了9次專家研討會,就施工和技術方案進行論證,最終研究采用了具有國內領先技術的WSS注漿工藝,專項采購一流注漿設備,對隧道開挖輪廓線外擴5米范圍內的富水砂層進行注漿止水加固施工。每一次注漿長度為10米,開挖6米,預留4米作為止漿墻,也就是加固注漿。此工藝技術標準高,注漿效果好。

　　泉李區間施工場地位于李滄區商貿圈主干道,交通繁忙,車流量大。施工道路上方公交車形成的動荷載,極有可能在初期支護完成前引起道路下沉,甚至坍塌,造成管線破壞、交通中斷。此外,隧道下穿季節性河流李村河及7棟上世紀90年代建筑物群,左右線合計穿越長度624米。該區間地質圍巖條件差、埋置深度較淺、無法采取地面輔助措施。

　　“我們采用了具有國內先進技術水平的自動化監測設備,在建筑物上布設監測點,每5分鐘監測一次,一共布置了100多個點。”11標項目部副經理孟凡茂告訴記者,項目部通過在建筑物上布設監測點,而監測點上有傳感器,將傳感器和收集器連接,收集器收集到的數據,通過無線傳輸至云端平臺,在云端平臺上進行數據處理,可以在云端平臺上直觀看到檢測數據的變化,能夠及時科學地指導現場隧道施工作業。

　　“每個點的位置變化就能看出建筑物的沉降情況,如果發現特殊情況,會立馬采取預防措施。”該項目的副經理左文昊說,每個建筑物上有10到20個監測點。

　　最后“硬骨頭”　錯埠嶺站創軌道嶄新施工模式

　　提起3號線的“硬骨頭”,錯埠嶺站避不開“風頭”,由于拆遷等方面的原因,錯埠嶺站最后一個完工,2016年4月26日,隨著錯埠嶺車站最后一節鋼軌焊接完成,青島地鐵3號線南段實現軌通,為確保年底全線通車提供了保障。值得一提的是,在錯埠嶺站施工中,青島地鐵利用北段運營線路運輸軌料,現場人工散鋪的施工方案,大幅推進整體工程進程,同時也開創了國內首例地鐵既有線施工模式。

　　3號線南段鋪軌任務有效工期較短,施工任務繁重。青島地鐵精確論證施工方案,合理組織調配資源,科學安排施工生產。在施工高峰期時期靈活優化施工組織,同時組織3個鋪軌基地的施工,充分利用有效時間提高作業效率。2016年春節,青島地鐵與施工單位組織上百名作業人員施工作業,抓安全、抓質量、抓進度,大大推進整個工程進程。為確保軌通目標順利實現,施工單位中鐵一局項目部全體員工放棄與家人團聚的機會,完成了難度最大的青人區間(青島站——人民會堂站)鋪軌及化嶺區間(敦化路站——錯埠嶺站)最后兩組減振道岔。化嶺區間于4月1日接過工作面后,立刻組織隊伍雙線同時施工,為保證總工期目標不受影響,項目部迅速調整施工方案,24小時連續施工,將道床澆筑、鋼軌焊接、邊溝澆筑等工序穿插進行,于4月3日實現短軌通,4月4日實現了長軌通,為后續各專業施工贏得了寶貴時間。

　　作為全線最后一個完工的車站,錯埠嶺站如采用正常施工方案,整個嶺清區間(錯埠嶺站——清江路站)及錯埠嶺站3.123km線路需等到車站完成之后方可展開,勢必導致工期節點的嚴重滯后。

　　經過細致調查和系統論證,青島地鐵創新思維,提出利用北段運營線路進行軌料運輸,現場人工散鋪的施工方案。在方案的落實過程中,青島地鐵周密安排運輸計劃,施工單位中鐵三局青島第一市政聯合體克服既有線安全運輸要求高、現場散鋪施工工效低、施工配合量增加、信息交流頻繁等困難。在合理工期內安全、優質、高效地完成剩余軌道工程的施工任務。開創了國內首例地鐵既有線施工模式,大幅度推進整體工程進程。

　　正常的施工條件下需要從軌排井把組裝后的軌排吊至隧道內,然后再利用工程車洞內逐節鋪軌,因北段已通車運營,原有的鋪軌基地已取消,施工單位只能從車輛段建立的鋪軌基地往錯埠嶺站進行鋪軌材料運輸,但運營線路因本身的演練壓力較大,材料運輸時間每日時間為凌晨0點至次日4點,溝通協調量大、安全風險大,這些給軌道施工組織提出了極高要求。全線“軌通”為后續供電、機電、通信、信號等專業跟進施工贏得了寶貴時間,為后續“電通”、聯調、試運行及年底全線通車試運營奠定了堅實基礎。

　　建筑物最密集　210米下穿6處建筑

　　200多米的長度要通過六個建筑物,一個區間內只有一個豎井,單洞掘進長度最長的隧道……這些都是青島地鐵3號線五四廣場車站至江西路車站之間的區間隧道(五江區間)左線大里程2013年12月29日貫通創下的紀錄,五江區間自2011年5月31日起進入主線施工,由于區間所在的香港中路和南京路沿線建筑物密集,對施工爆破的要求非常高,同時豐富的地下水也為施工中防止路面沉降提出了巨大難題。

　　爆破振速低,地面人體感覺不到

　　五江區間出五四廣場站,沿香港中路前行,后轉到南京路下方。左線全長1270米,獨頭掘進907米,右線全長1300米。左線大里程(即豎井往江西路車站方向)是青島地鐵3號線單洞獨頭掘進最長的隧道。

　　中鐵二十局該項目的總工程師陳傳平介紹,所謂的單洞獨頭掘進是指,五江區間所在的香港中路沿線由于建筑物密集,不便于設置豎井,因此五江區間全線只設有一處豎井,所有的機械運輸和出渣都只通過一處豎井完成,導致施工現場作業面通風困難、出渣運距長,給施工帶來不少考驗。“一般區間的豎井大約300米一個,這個只有一個豎井,再加上爆破的特殊方法等,施工進度肯定受影響。”陳傳平算了算,歷時943天,每天的進度大約為0.96米。

　　陳傳平告訴記者,隧道下穿包括公共資源交易大廳在內的6座建筑物共計210米,對爆破的要求也相當嚴格。在這210米區間隧道的爆破施工中,施工單位專門采用了打“中空孔”的方式,即在每個施工面上打上3個直徑為150毫米、長度為30米的“中空孔”。這樣爆破后產生的力除了向外擴散,還將通過“中空孔”向內擴散,把原先全部向外擴散的壓力分解,將減少爆破對建筑物帶來的震動。相較于原先每方土石方使用1.7公斤的炸藥量,使用“中空孔”后,炸藥量減少至每方1.4公斤,用藥量的減少,也起到了減震的效果,整個爆破的振速控制在1厘米/秒,地面人體基本感覺不到。

　　減少爆破次數,技術員緊盯炸藥

　　“炸藥我們有專門的鐵箱管理,而且當天必須用完,用不完的立馬退回廠家。”陳傳平說,技術員緊盯著炸藥,工人取走也會配個技術員跟著。他們開展了多項爆破試驗,全線首先在五江區間開展下穿建筑物控制爆破試驗,他們還協調周邊關系　,分6次擴爆臺階法最大限度減少了爆破對環境的影響。項目部工作人員還在居民家親身體會爆破震動和噪音。控制總裝藥量和單段最大裝藥量,分段、分次爆破。在原有的大直徑中空孔+16直眼掏槽的經驗基礎上,采用孔外延時,把16個直眼增加到24個直眼,減少了爆破次數,提高了施工進度。

　　此外,施工過程中經常會出現地下水以淋雨狀或股狀出露的現象,為施工帶來極大的安全隱患,控制地下水的流失成為施工過程中的又一大難題。“為控制地下水的流失,防止建筑物和路面的沉降,地鐵建設者在施工中先后采用超前小導管注漿,也就是在爆破之前,發現滲水就會先用管子澆筑泥漿,如果在爆破后還有滲水則用隧道徑向注漿,也就是把管道橫在隧道內及時注漿,此外還有帷幕注漿、袖閥管注漿多種工藝,來及時堵住滲水的區域。”陳傳平說,他們攻破了防止建筑物和路面沉降的難題。

　　■鏈接　地鐵3號線建設　攻克四大難題

　　作為本市首條開建線路,2016年12月18日,3號線全線將開通試運營,回顧3號線建設期施工過程,遇到四大難點,青島地鐵集團齊心協力一一應對,最終克服困難,圓滿完成了各項任務。

　　一、地質條件復雜,安全風險大。青島地區基巖以高硬度花崗巖為主,完整性差,地質突變、節理、斷裂帶較多,地質“上軟下硬”。3號線大部分線路位于土巖結合面上,這種地質特點給施工工法造成制約,絕大部分工點只能采用傳統的明(蓋)挖法和礦山法,這對爆破進尺、爆破振速和地面沉降控制等造成較大的困難,安全風險大。

　　二、受施工空間影響,協調難度大。青島山地丘陵較多,市區內道路大多依地形而建,道路狹窄、曲折、起伏較大,沿線場地狹小。施工過程中不可避免地對周邊居民和建筑物造成一定影響,投訴和信訪壓力較大。同時,受空間環境和交通調流局限,管線遷改、道路調流、施工用地對施工時間、施工方案都有嚴格要求,協調難度較大。

　　三、下穿風險源較多,施工難度大。本市獨特的地形地貌使地鐵線路無法完全布置于道路下方,區間隧道不時下穿或接近地面建筑。地鐵3號線共下穿完成多處Ⅰ級風險源,其中,Ⅰ級建筑物風險源有下穿碧海賓館、紅房子、歐人監獄、榮成路2號等文保建筑,下穿伊美爾整形醫院、膠濟鐵路線等；Ⅰ級管線風險源有下穿蒸汽管線、引黃濟青給水管線等；Ⅰ級復雜地質風險源有下穿張村河、下穿李村河等。這些風險源給施工過程中的安全檢測及管控增加了難度。

　　四、地鐵3號線作為青島市首條線路,除了前期征遷、規劃、及施工等客觀原因外,從主觀上來講,管理經驗不足、人才短缺等因素,也是制約青島地鐵建設的“瓶頸”。目前,全國有近40個城市計劃開建或在建地鐵,龐大的行業需求導致專業人才供給不足,特別是有成熟行業經驗的人才,嚴重短缺。

　　 （來源：半島網-半島都市報） [編輯: 李敏娜]