福州地铁4号线首个双模盾构区间双线贯通

2021-09-15 07:31:25|来源:人民日报
摘要| 9月7日,由中交三航局厦门分公司承建的福建省首个双模盾构区间——福州地铁4号线林浦站至城门站区间(以下简称“林城区间”)双线顺利实现贯通目标。

  9月7日,由中交三航局厦门分公司承建的福建省首个双模盾构区间——福州地铁4号线林浦站至城门站区间(以下简称“林城区间”)双线顺利实现贯通目标。

实景图

  林城区间为单线单洞设计,左线长约2183米,右线长约2173米,盾构机从林浦站大里程端始发依次下穿福泉快速路、连坂村、三环线、城门村后到达城门站。隧道两端均为软土地质,中间洞段则为硬岩地质。

  值得关注的是,为了满足软硬交替变化地层的施工需求,一台为福州地铁量身定制的双模盾构机——“三航盾6”应运而生。它集土压平衡(EPB)和硬岩掘进(TBM)两种功能模式于一身,可实现洞内模式转换,既是中交集团首例,也是福建省首例。

  盾构机开挖直径为6.47米,整机长达125米,总重达650吨,足足有两层楼高。和常规单一模式的盾构机相比,“三航盾6”的“软硬兼施”体现在既能以EPB模式满足软土地层和上软下硬地层掘进,又能以TBM模式实现长距离超硬岩地层掘进。

  为保障盾构施工,地铁工程处与研发单位通力合作,开展联合科研攻关,就各种技术难题进行针对性设计。施工过程中,地铁工程处主要负责盾构法区间隧道施工及始发接收相关事宜,项目部负责管片供应、渣土外运、对外协调等工作,合力攻坚确保了盾构施工的顺利进行。

  千方百计“啃硬骨头”

  盾构机穿越长度近1.3公里的全断面硬岩,是施工过程中最大的重难点。岩层硬度最高达193兆帕,几乎达到了坚硬如铁,盾构施工充满挑战。

  地铁工程处和项目部多次邀请专家对施工方案进行科学论证,对掘进参数匹配性、刀具失效形式及磨损机理展开试验及分析,确定最合理的参数控制范围,有效降低了石渣石粉含量及刀具磨损速度。

  施工过程中,根据地层情况,严格控制掘进参数,且每推进三环就进仓检查刀具,并对管片环号、点位及施工流程等进行严格控制,对管片壁后的建筑空隙采用跟葡萄大小的石头(豆粒石)进行填充灌浆,有效提高管片壁后回填密实度,避免了成型隧道轴线偏差、管片错台及渗漏水等质量缺陷。同时采用HSP声波反射法地质预报技术,对开挖面前方不良地质体进行预测以指导现场施工。

  钢铁巨龙“华丽变身”

  林城区间双模盾构机在掘进过程中需完成两次模式转换,先进行EPB 到TBM模式转换,再由TBM到EPB 模式的转换,并最终顺利完成盾构机接收。其中,左线盾构机于2020年4月完成EPB 到TBM的模式转换,这是该类型盾构机在福建省内首次成功完成洞内模式转换。

  左线盾构机完成硬岩段的掘进施工后,根据施工组织需进行TBM到EPB模式转换,但目前国内该类型的双模转换施工参考实例较少。确定最佳转换点是模式转换的关键,盾构经理王建忠带领团队结合现有的盾构机掘进参数、姿态控制以及地质情况等资料进行分析。在一次次的模拟实验和地质补勘中,他们确定下了在出硬岩段5米处为最佳转换点,该处开挖面稳定,且符合模式切换安全性的最小距离。

  模式转换前,地铁工程处召集专家研究,对相关操作人员进行技术交底培训、模拟模式转换操作教学等,组织参建各方召开专项条件验收,梳理各项准备工作,确保万无一失。历经15个日夜不间断操作,“三航盾6”正式由EPB模式转换为TBM模式。该掘进模式的转换节省了人力、物力,极大缩短施工工期,有效保障后续施工进度。

  创新工艺“洞内拆机”

  盾构机接收是盾构施工的最后一个重要环节。传统操作是将破洞门后的盾体停放在接收井,在户外进行盾构机的拆除吊装工作。但接收井的净长度仅有9.7米,而“三航盾6”盾体长达10.6米,远超接收井长度,不符合常规接收条件。

  地铁工程处创新改变接收方式,在盾构机破洞门后,采用人工直接在洞内进行盾构机拆卸工作。这对项目的安全管理和施工组织都是极大的考验。

  为此,地铁工程处制定更精细化的现场管理措施,对拆装工人进行多次安全交底,在洞口安装洞门密封装置,以防止地层及管片壁后浆液流失,进而保证洞内施工环境安全可靠。拆卸过程中,使用轴流风机,保证作业区的空气流通,确保了拆卸工作安全有序完成,为区间施工画上圆满句号。

  据了解,林城区间作为福建省首个双模盾构双线贯通的区间,为福州地铁4号线下一阶段的施工打下坚实基础,林城双模盾构区间作为国内少数双模盾构施工成功案例,为中交集团后续双模盾构机施工作业提供了实践案例支撑。

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