原标题:海边修地铁 请院士来“把脉”
地铁13号线全线位于西海岸新区,基本沿海岸线呈东北-西南走向,全线穿越上软下硬不良地质,部分区间还要穿越填海淤泥地质,并要跨越6条河流,地下水极其丰富,施工就如同在豆腐里挖隧道。而地铁1号线过海隧道也存在类似地质复杂多变的难题。为确保地铁建设的安全与质量,提前预控风险,青岛地铁集团特别邀请了著名地下工程专家、中国工程院院士王梦恕来青进行地铁建设技术交流,为我市的地铁建设 “把脉”,解决施工中的一些实际技术难题,加快我市地铁建设的步伐。
王梦恕,1938年出生,隧道及地下工程专家,中国工程院院士。 1964年毕业于西南交通大学(时称唐山铁道学院)。从事铁路工程科技工作40余年。在隧道及地下工程的理论研究、科学试验、开发新技术、新方法、新工艺以及指导设计、施工等方面做出了突出的贡献,取得了丰硕的成果,对促进我国隧道建设技术的发展起到了重要作用。现任北京交通大学土木建筑工程学院教授、博士生导师,北京交大中国隧道及地下工程试验研究中心主任。
平均每天排水3500立方米
23日上午,记者跟随王梦恕院士一行来到了地铁13号线井嘉区间(井冈山路站-嘉年华站区间)3号竖井,只见整个施工区用全封闭的立体大棚罩了起来,高达12米,足有四层楼高。据现场施工人员介绍,这种全封闭的绿色大棚,可以有效降低施工噪音、粉尘污染等问题,减少对周边居民的影响。大棚内,建设人员在深达40多米的地下施工。年近八旬的王梦恕不顾地下条件复杂和环境恶劣,沿着施工竖井下到地下施工隧道中,现场进行技术指导。
“我们负责施工的这段区间隧道离海非常近,平均距离25米,最近的只有17米。”负责该区间施工的中交三航局交建分公司相关负责人介绍,井嘉区间长度3.7公里,属于海相质,地下水发育极为丰富,且为海水,上方大多是上个世纪80年代填海形成的淤泥质地层,上软下硬,对施工安全及混凝土结构耐久性有很大影响。在施工中为解决地质含水问题,施工单位采取以堵为主、以排为辅的方式,每天光排水就达3500立方米,而这些抽出来的水经过几级沉淀处理后将排入市政污水管道。
全线穿越不良地质88处
地铁建设在青岛市政基础设施建设中史无前例,也面临许多崭新的困难和考验,尤其是地铁13号线工程。该线路位于西海岸新区,线路全长69.94公里,局部穿越海相地质区域,地质条件极为复杂。除了井嘉区间特殊的海相地质外,整条线路的地质都非常复杂多变,全线穿越上软下硬不良地质或软弱围岩多达88处,开挖过程中极易发生地表沉降、路面断裂、坍塌等问题。另外,该线路周边环境复杂,施工难度大,线路要穿越6条河流,既有地层含水量大,地铁施工就如同在豆腐里挖隧道,同时还下穿了44处建筑物,施工安全风险高。
作为青岛市首条采用PPP模式的轨道交通工程,13号线全线将分两期建设实施。一期工程(井冈山站至大珠山站)线路长为28.8公里,设车站13座(地下明挖车站7座,高架站6座),设灵山卫停车场1处;二期工程线路长41.14公里(地下两站量区间2.42公里,高架区间38.72公里),设车站10座(地下明挖车站2座,高架站8座),设古镇口车辆段1处,董家口停车场1处。
截至目前,一期工程土建部分完成量已经过半,剩余部分计划明年2月全部完成;二期工程前期工作也正在加快推进,将于年内开建。
地质复杂防水是重点
地铁1号线过海隧道是全国最长的过海地铁隧道,全长约8.1公里,采用矿山法施工6.7公里、TBM法施工1.4公里,其中海域段长度约3.49公里,全部采用矿山法施工。
据悉,过海隧道线路沿既有胶州湾隧道东侧向北下穿胶州湾湾口海域后,接入青岛主城区贵州路站。隧址区共穿越18条断裂带,主要为高角度、中新代脆性断裂构造,其宽度在数米至数十米不等,其中隧道海域段穿越4组14条断裂带。隧道洞身主要位于微风化火山岩及变质岩中,稳定差异较大,受其影响爆破效果难以控制,而且会对爆破安全和爆后工程岩体的稳定性带来一定的影响,增加了工程难度。
记者在采访时了解到,隧道穿越海域段,最大水深为42米,海底基岩裸露,隧道海域段穿越7条断裂破碎带,断裂破碎带宽度几米到几十米不等,地质情况复杂,防坍塌、涌水难度大,施工风险高。同时隧道采用“V”型纵坡,施工期采用机械排水,隧道堵水施工和施工防突水难度大。
为控制工程难点,施工单位采取多种手段进行超前地质预报,探测前方地质,采用超前预加固注浆等方式加固围岩;洞内每500米配备2级沉淀泵站,布设双套应急抽排水系统,接力将水抽排洞外,确保工程安全。
1号线全线开工率72%
截至目前,地铁1号线过海段隧道正线陆域段累计开挖支护2421米,海域段累计开挖支护251米。而从全线进展来看,地铁1号线黄岛段、城阳段两段前期工作已基本完成,市内三区前期工作正有序推进。
截止到目前,1号线全线76个工点已开工55个,开工率72%。过海段正线初支已完成35%,施工有序推进。非过海段暗挖车站、区间正处于竖井开挖支护阶段,竖井工程已完成25%,部分站点开始通道施工;明挖车站、区间正处于围护桩施工阶段,围护桩已完成30%,部分车站已开始土方开挖。
城市规划应交通先行
王梦恕院士作为国内地下工程的权威专家,此次来青岛,对地铁建设进行指导和“把脉”,为地铁施工中的难点出谋划策,对地铁13号线许多现场实际技术难题的解决起到了极大的推动,为青岛地铁建设的科学决策提供帮助。
王梦恕在接受记者采访时表示,城市规划要服从交通规划,交通规划先行,建筑规划后行。由于以前的城市规划都是建筑先行,导致交通规划没法合理施展。青岛地铁13号线离海太近,将大大增加施工难度和投入成本。距离海水近,因此隧道位置标高偏高,为了降低高差,纵向高被抬起来了,这样防水比较好处理;但隧道开挖最忌讳的是通过软硬交界面,下面硬岩采用爆破法,而上面则是浅位埋挖法,辅助工法则是注浆法,这样很容易造成塌方,因此施工难度非常大。
“地铁建设是百年大计,因此隧道施工方法的选择非常重要,咱们目前采用了复合衬砌的方法是很对的,可以保证工程百年大计。 ”王梦恕一再强调。
在防水问题上,王梦恕提出,隧道防水板要采用半包而不能用全包,现在很多地方施工把规范作为第一,而抹杀了施工创新点,因此还要继续研究新方法,敢于突破,防水时要以排为主,以堵为辅,同时施工工序要做到“三严”:纪律严、工艺严、管理严。王梦恕说,13号线的施工难度在国内来看都是最难的,他此行的目的就是通过研究这条线的难点解决技术难题,以此推动加快青岛地铁的发展,在合理工期、合理造价、合理方案、合理合同的基础上,敢于总结优点和缺点,加快青岛地铁建设速度,让地铁尽快成网,解决交通拥堵问题。(记者 吴帅)