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1.83公裡首都機場西延線施工中正在零距離下穿2號線

趙瑩瑩
2019年04月10日08:26 | 來源:北京晚報
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原標題:1.83公裡首都機場西延線施工中正在零距離下穿2號線

  原標題:1.83公裡機場西延線正在零距離下穿2號線

  首都機場西延線有5個特級風險源、75個一級風險源,施工難度極大。

  首都機場西延線進入暗挖施工階段。

  電腦實時監控施工場面。

  首都機場西延線建設啟用了不少新技術。

  “大黃蜂”暗挖台車駛入施工現場。

  建造一條地鐵需要幾年的時間?如果你拿這個問題去問任何一位地鐵建設者,得到的數字通常都不會低於5年。而在首都機場西延線,盡管全長隻有1.83公裡,答案依然是“5”。

  “五年磨一劍”,作為全市首個全部採用不降水施工的地鐵線路,首都機場西延線在施工中首次沒有了降水井,項目團隊在“水”裡完成著超高難度的施工作業。

  短線慢速度

  三年多才到暗挖施工階段

  繁華的東二環,車來車往的雍和宮大街上,兩座全封閉的廠棚高高立在地鐵5號線北新橋站旁。廠棚內便是首都機場線西延線工程。一台最新型的暗挖台車,剛剛到達施工現場,正等著下洞“開工”。

  相比於正在施工中的地鐵3號線、17號線、19號線等,首都機場西延線可以說是“最簡單”的一條地鐵線路。

  從線路圖上看,首都機場西延線起點位於既有機場線東直門站,沿東直門內大街向西,終點至北新橋,並在此與地鐵5號線的北新橋站實現換乘。線路全長僅有1.83公裡,隻包含了一站一區間,即北新橋站和東直門站——北新橋站區間。

  然而,就是這短短的1.83公裡,從2016年進場至今,整整三年多的時間,才“掘進”到暗挖施工階段。

  特級風險源

  密貼下穿2號線與5號線

  “首都機場西延線工程的長度不長,難度卻一點兒也不小,特級風險源有5個,一級風險源有75個。”站在開挖好的地下20米的小導洞中,施工方北京建工集團首都機場西延工程項目工程師辛亮告訴記者。

  地鐵施工中,風險源是衡量施工難度的一個重要指標,風險源數量越多,意味著施工中可能遇到的難度越高、風險越大,其中又以特級風險源的難度系數最大。下穿既有的地鐵2號線與5號線,便是辛亮口中的特級風險源。“拿下穿地鐵2號線來說,工程施工中是密貼著下穿,線路的初支結構和2號線底板的距離幾乎為零。”辛亮指著記者的頭頂說,導洞的上方就是正在運行中的地鐵2號線,而更為特殊的是,地鐵2號線的上方還有車來車往的東直門橋。“舉個形象點的例子,就像多層積木一樣,位於積木第三層的機場西延線,既要密貼著下穿位於第二層的地鐵2號線,同時又要考慮不能對位於首層的東直門橋造成任何影響。”記者了解到,從昨晚開始,該線進入2號線車站下方正式啟動下穿工程。

  44台千斤頂扛住沉降壓力

  辛亮揭示,兩層負荷之下,對下穿施工可能引起的沉降更是要控制在0.1毫米級別。為此,項目團隊不僅在2號線中布置了自動化監測設備,24小時不間斷地對沉降數據實施自動化監測,還特別設計了千斤頂提升方案,36台荷載200噸的千斤頂和8台荷載1000噸的千斤頂,共同“守衛”地鐵2號線。

  除此之外,由於首都機場西延線工程位於中心城地段,可利用場地狹小,地下市政管線卻極密集,都加大了施工難度。“以下穿的簋街來說,由於是商業街,雨污水管線、燃氣管線、上水管線等的排布比一般街道更密且多是上世紀六七十年代的老管線,對於擾動控制的要求更嚴。”

  遇見新難題

  三分之一線路是“三明治地層”

  隨著豎井和橫通道施工的完成,辛亮和同事們又發現了一道新的難題。

  “早在進場前,我們根據前期的詳勘報告就已經知道,因為有古河道遺址,這兒的地層起伏較大、地下水位較為豐富。可隨著施工的推進,我們發現,這裡的地層實際更為破碎且地下水位也上升了2至3米。”辛亮解釋道,2至3米的升高高度,代表著每平方米面積上要增加2至3噸的壓力,施工中的壓力控制難度則相應提高了30%。

  為此,2018年年中,項目團隊又申請對首都機場西延線全線線路進行了一次補勘。這種全線路的補勘,在地鐵施工中並不常見。

  補勘后發現,線路中有三分之一部分的地層,都屬於夾層地層。“就像是大家常吃的三明治一樣,東直門到北新橋的這段地層中,並不是卵石層、粘涂層這樣的均勻分層,常常是一層粘涂層中夾雜著飽含水分的粉細砂。”辛亮介紹,夾層地層的存在,又給原本就很不易的注漿增加了新的難度,常見的漿液材料在粉細砂中無法達到很好的效果,而必須改用超細水泥這種新材料。

  “所以,您瞧,1.83公裡的線路,我們按照每10米的標准分為一個、一個的斷面,每一個斷面又由於地層的多樣性,在給工人的技術交底中又包含了三到四種不同的注漿數值。”

  技術急先鋒

  研發注漿台車兼具加固和止水

  施工難度大,可科技創新的要求卻一點兒沒放鬆。作為本市地鐵中的唯一一條科技創安示范線,首都機場西延線工程是全市首個全部採用不降水施工的線路。

  怎麼理解“不降水施工”?辛亮向記者解釋道,傳統的地鐵施工多是採取降水施工的方法,先通過打降水井的措施,讓地層水位下降到底板結構之下后,再進行開挖作業。基於保護地下水資源的目的,首都機場西延線工程不再進行降水作業,1.83公裡內不見一個降水井,“就像在豆腐裡打洞,這就意味著,我們就是在水裡施工,必須隨時考慮地下水的問題。”

  如何在水中做好開挖?早早的,施工團隊就開始進行注漿台車的研發。這是因為,傳統的注漿台車,隻具備地層加固的功能,無法同時兼顧止水功能,“所以,我們必須研發出一種兼具加固和止水功能的注漿台車,這樣,注漿完畢的同時,也在隧道斷面以外3米范圍內豎起一圈防水牆。”辛亮說。

  最終,在首都機場西延線工程中,辛亮和他的同事們研發出了一種多功能注漿台車,可以通過BIM三維建模技術,在注漿之前先對台車的鑽孔角度、注漿量、注漿壓力以及漿液擴散半徑等進行計算分析,確保鑽孔對開挖斷面的全覆蓋。

  “俗話說,水滴石穿。即便是一個很小的孔洞,水也能滲透進來。所以,在注漿中,我們要隨時監測漿液的擴散,讓孔位和孔位之間能密實地搭接在一起,沒有任何一個盲區。”辛亮給記者提供了兩個對比數據:傳統的注漿方式,因為只是“搭骨架”,兩天就能推進12米﹔在首都機場西延線工程中,“骨架”之外還得批件“雨衣”,6天的時間才能推進10米,工期是傳統注漿方式的三倍多。

  “不降水施工的模式,誰都沒有做過,隻能一點兒一點兒地試,特別是在前期,更得試一段、驗証一段。”

  利器新上線

  “大黃蜂”暗挖台車首次啟用

  2019年4月5日,一輛長得似“大黃蜂”一般的暗挖台車,通過長途運輸后達到了首都機場西延線工程的施工現場。4月3日,這台暗挖台車剛從工廠出廠。

  “這可以算作是3.5代的暗挖台車,將土方開挖、超前支護等7種功能合在一台機器上,‘七合一’的最新型台車還是首次應用在地鐵施工之中。”辛亮說,有了這台“七合一”的“大黃蜂”后,原本需要依賴人工作業的環節,現在全部可以改為機械施工,不僅效率提高了,粉塵減少了,也大大節約了人工資源。“原先一個暗挖班組需要配備7至8名工人,有了這台暗挖台車后,隻需要留有一個設備操作員和兩名配合工人即可。”

  辛亮透露,項目部准備將這台暗挖台車運用到從東直門到北新橋區間的一側試驗段中,“先行先試,在保障安全的基礎上,讓地鐵施工也配備上更多高科技。”

  新建地鐵站

  北新橋站年底完成80%土建

  據記者了解,北新橋站是機場線西延工程中的唯一一座新建車站,位於雍和宮大街和東直門內大街十字路口的西側。車站主體為雙層暗挖的雙跨側式車站,同時在北側設置一座長77.4米、寬28.8米的外挂廳,外挂廳主體則為地下三層結構,設兩個出入口。2018年,車站正式進入主體施工階段,預計今年年底能完成土建工程的80%左右。

  “北新橋站將設兩條換乘通道,將來可方便與地鐵5號線實現換乘。”辛亮介紹,一條是新建換乘通道,一條是從外挂廳連接至5號線北新橋站的A出口,換乘距離均不超過100米,“也就是過條馬路的距離。”

  數讀西延線

  貫通后機場線將達30公裡

  作為連接市區與首都機場的客運專線,開通於2008年的軌道交通機場線,至今已運營有11年。11年間,隨著市民們出境次數的增多,機場線的日均客運量早於2017年就已超過3萬人,滿載率已達到列車總定員的114%,旅客乘坐的舒適性也大不如前。為此,根據北京市發改委的批復,決定建立首都機場西延線。

  根據此前環評公示披露,機場線西延工程建成后將與現有機場線貫通運營,從北新橋行駛到東直門大約需要三四分鐘。屆時機場線全長將達到30公裡,全天運營17個小時,客流預計將突破2000萬人次。

  本報記者 趙瑩瑩文 閻彤攝

(責編:趙爽、楊曦)

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