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【科技日报】下穿运营线路,沉降值不到2毫米!青岛这条地铁厉害了!
时间:2019/9/19 15:17:29 来源:科技日报

金秋时节,青岛地铁建设传来喜讯。9月15日,青岛地铁特别重大一级风险源——青岛地铁8号线青岛北站至沧口站区间暗挖段下穿运营地铁3号线开挖及初支施工全部顺利完成。

值得一提的是,青岛地铁8号线青沧区间成功下穿运营地铁3号线,是青岛地铁建设史上首次下穿运营地铁,其线路垂直距离仅为1.168米,平面交角仅16度,结构间最小距离为1.734米,其中超前导管加固范围距3号线仅为0.407米,属于国内罕见的小净距、小角度、长距离下穿运营地铁线路工程。

▲9月15日,青岛地铁特别重大一级风险源——青岛地铁8号线青岛北站至沧口站区间暗挖段下穿运营地铁3号线开挖初支施工全部顺利完成。

地铁线路的规划建设,都牵动着市民的心。而青岛地铁8号线青沧区间下穿运营地铁3号线,由于施工风险高、难度大,是青岛地铁特别重大一级风险源,尤为令人瞩目。作为青岛地铁8号线的施工单位,中铁八局昆明公司在施工中科学设计,精密分析,靠技术创新将已运营地铁3号线结构的沉降值控制在2毫米以内,仅约1枚硬币厚度,可谓地铁施工史上的“奇迹”。

▲青岛地铁8号线平面示意图

在运营地铁下“开天辟地”

根据线路规划需求,青岛地铁8号线青沧区间需下穿已运营地铁3号线。在满足地铁运行纵坡条件下,线路设计不断优化调整,尽可能增大两结构间距,结构间最小垂直距离最终确定为1.168米。

青岛地铁3号线于2016年12月18日全线开通运营。下穿段范围内,青岛北站至永平路站区间3号线列车运行速度为72千米每小时,列车行车间隔为4至6分钟,运营时间为6:00至22:30。青岛北站为国铁、地铁共用站,为已运营地铁3号线北端起始站,客流量极大。

新建8号线青沧区间隧道小净距下穿已运营地铁3号线,两隧道交叠垂直距离仅1.168米,在如此小的净距且小角度、长距离下穿3号线的条件下,开辟一条隧道,施工难度可想而知。另外,由于3号线建设时采用矿山法爆破开挖,在3号线隧道洞周已产生2米的爆破松动圈,围岩稳定性变差,8号线隧道开挖施工中极易发生落石掉块,沉降控制难度极大,稍有不慎就会造成地铁线路沉降超标,危及行车安全,后果不堪设想。

▲青沧区间超前小导管打设施工

施工前期,通过青岛市及国内隧道施工专家与参建各方一起进行的方案评审,该项目最终采用悬臂掘进机这一很少用于地铁施工的机械进行隧道非爆开挖,将对3号营运线的扰动降到最低水平。为实时掌握3号线结构、道床变形沉降情况,方案上采用自动化监测手段,测量机器人15分钟每次监测隧道变形情况,静力水准仪1.5分钟每次监测道床沉降情况、振速仪实时监测振动情况、视频监控实时查看列车运行情况,施工沉降变形预警值设定为3毫米,利用数据自动采集软件、综合预警管理系统、监测云平台进行24小时实时监测,确保发现异常能第一时间处理,确保下穿地铁施工万无一失。

坚决执行,分毫不差

下穿施工前,施工单位中铁八局昆明公司广泛开展了对全体管理人员及作业人员的安全技术交底,强调工程面临的风险,要全体参建人员高度重视,上下一心,站在确保青岛地铁3号线广大乘客安全的高度上,确保下穿施工安全。

下穿施工中,项目部率先执行一级风险源“一控六专项”管理制度,即:“一控”现场安全质量管控方案,专项勘察、专项设计、专项施工方案、专项监理实施细则、专项监测方案、专项应急预案“六专项”。下穿期间业主、勘察、设计、监理、监测、施工等单位驻点全过程实施安全质量管控监督,各工序严格执行“三检制度”,报监理验收后方可进入下一步工序,所有隐蔽验收过程全部留存影像资料并及时上传至施工管控群,以便各方留底。每天坚持组织参建各方召开施工对接会,对当天的施工情况及监测数据进行汇报分析,发现问题立即解决。严格的分级施工预案,确保施工安全万无一失。

▲地铁8号线线路示意图

细化调整,不断完善

地铁矿山法隧道施工常用爆破开挖,极少用机械开挖。为减少对围岩扰动,下穿3号线采用悬臂掘进机进行开挖。悬臂掘进机具有开挖振动小、开挖面圆顺等优点。但整体机身长,掘进头大,通过试掘进阶段的研究,项目部针对机械特点对方案进行了针对性细化调整,并完善了设计变更手续。根据施工情况及监测数据分析,将开挖台阶长度缩短,取消横向支撑,优化加强各项支护参数,达到了进一步稳定支护体系的目的。

隧道支护方面,项目部优化初期支护喷射混凝土厚度,由300毫米加厚为350毫米,优化超前小导管强度,由直径42毫米壁厚3.5毫米钢管加强至直径48毫米壁厚6毫米的钢管,同时引入涨壳式锚杆提供100千牛预应力锁定上台阶拱脚防止失稳,与侧墙中空锚杆、钢筋网、格栅钢架形成联合受力支护体系,确保施工安全。

为做到“超前谋划、提前预防”,项目部引进超前探孔成像设备,对作业面前方围岩地质情况做到精准勘察,辅以超前地质雷达探测手段,双保险确保超前地质预报准确。预报结果及时报送相关单位,以便根据结果及时调整方案,指导隧道安全施工。隧道施工严格遵循先探后挖的原则,超前地质预报工作贯穿整个施工过程。

经过九个月的全过程安全质量管控施工,青岛地铁8号线成功完成青沧区间下穿运营地铁3号线开挖支护施工,将已运营地铁3号线结构的沉降值锁定在了2毫米以内,用仅约1枚硬币厚度的沉降量,为我国极小净距下穿建构筑物施工提供了一个成功的施工案例。