文 / 洪 旭
深圳地铁九号线站台
2019年 12月 8日,中建铁投集团参建的深圳地铁 9号线二期工程正式通车,标志着深圳的地铁运营总里程突破 300公里,迈入了高密度轨道交通时代。
放眼 9号线全线,中建铁投集团承建的二期工程 1站 3区间,是掘进线路最复杂、特级风险源最多的区段。4年来,项目建设者攻坚克难、勇攀高峰,以国内首创的“无破损、无渗漏、无错台”施工理念,全力打造“三无”精品隧道,质量管控领先行业标准。
项目位于深圳前海合作区,商圈密集、建筑拥挤,素有“中国未来曼哈顿”之称。施工场地狭小,地质稳定性差,平行作业面多……项目几乎汇集了地铁盾构施工领域全部难题。
“第 425环管片推完,盾尾已脱离鸿隆大厦……”2018年 4月 15日凌晨 2点 57分,项目南油西站 -南油站区间“争先一号”盾构机成功下穿第 15栋老旧建筑物。至此,深圳地铁 9号线西延线最大一处风险点顺利排除。
回想这段“高风险”历程,项目总工程师汤林猛感慨万千:盾构机下穿鸿隆大厦时,“遭遇”32根混凝土灌注桩基础(相当于大厦四分之一的“桩骨架”),被它们挡住了掘进之路。施工中“桩骨架”稍微“骨折”,就可能导致大楼沉降倾斜,甚至倒塌。
5天一次性切割 32根桩基,是一场争分夺秒、不容失误的“骨科手术”。切割桩基前,项目预先打下 195根直径 300毫米微型钢管桩,扩建“倒楔形”新承台,以便“接力”承受大楼荷载。切割过程中,24小时动态监测,根据数据波动情况,合理控制盾构土仓压力、推力和推速,及时调整注浆压力和注浆位置,全面把控大楼结构安全。
监测数据显示,从切割桩基到完成穿越,鸿隆大厦及地面累计沉降量均在 15毫米以内,远低于国标《城市轨道交通工程监测技术规范》要求的 30毫米。项目据此总结的“盾构切削高层建筑物密集群桩及桩基托换施工技术”经鉴定达国内先进水平。此外,项目另有 2项成果达国内领先水平、1项成果达国内先进水平,荣获 3项国家级实用新型专利、3项省部级工法,发表 2篇科研论文。
按照正常工序,盾构机一般从始发井吊入,完成隧道掘进任务后,再从接收井吊出。但在项目南油站 -创业路站区间右线隧道施工中,盾构机却面临着“有去无回”的窘境。
原来,掘进作业完成后,接收井由于客观原因一年后才能投用,盾构机“被困”地下。囿于空间限制,常规吊装设备“无用武之地”。在密闭狭窄的地下空间里,如何才能将盾构机“解救”出来?项目盾构设备总监吴伟源坦言,项目处于深圳繁华地段,地下管线错综复杂,迁改工作难度极大,加上离周围建筑物太近,塔臂没有旋转空间,无法实现安全吊装。
“能否将盾构机在隧道内拆解,沿着原路返回运出呢?”项目经理陈佳大胆设想。随后,项目立即与盾构机生产厂家深入探讨洞内拆机的可行性,并先后组织召开 3次专家论证会。深圳地铁集团技术委员会反复审查后给予回复:该方案可行,同意实施。
“被困”盾构机全长约 84米,重 421吨,最大构件—主驱动箱重 56吨,机体内部构造极为复杂,各类管线纵横交错。要在直径 5.4米的狭窄隧道内,通过人工操作,让这个“巨无霸”安全“翻筋斗”,难度无异于“螺蛳壳里做道场”。
项目采取盾体超前注浆、土仓惰性浆液填充、钢板焊接封闭刀盘开口等 8项措施,顺利实现盾构机常压开仓。通过增设通风系统、使用冰块降温、加强应急预演等一系列组合拳,防中毒、防高温、防机械伤害……为作业人员提供安全保障。
对于最难和最重的拆卸单元—主驱动箱,项目先用电脑模拟整个拆解过程,然后选定最优拆解方案:在土仓壁和中盾盾壳选取 6个吊点,焊好吊耳板,使用 4个20吨手拉葫芦固定主驱动箱,割除承压隔板,再通过导链配合,逐步将主驱动箱拉出盾体。随后,项目采用“人员配合 +平板车 +电瓶车托运”等形式,于 2019年 7月2日成功让盾构机“金蝉脱壳”,实现“原路返回”。这个全国第二例、中国建筑首例盾构机“洞内拆解”案例,为同类施工提供了有益参考。
“在地铁施工领域,我们起步较晚,要想在行业内异军突起,就必须采用高于行业的标准,打造过硬的品牌。”2019年 9月 18日,时任项目指挥长李秀成在动员会上斩钉截铁地说:“这不仅是履约一个项目,更是我们亮剑大湾区、打响企业品牌的一场硬战。”
中建铁投轨道交通公司盾构中心经理、“荆楚工匠”刘文提出“破局”思路:在保证安全和进度的前提下,让盾构施工质量达到“成型隧道管片无破损、成型隧道管片无渗漏、管片错台控制在 5毫米以内”的“三无”目标。
定目标易,落地却难。从哪里起步、从何处入手是亟须解决的问题。项目团队多次研讨,最终决定从质量标准入手,从“拒绝”渗漏切入,严格把控每一道程序和每一个环节。
项目组建以“提高盾构施工管片拼装质量”为主题的 QC小组,邀请国内知名盾构技术专家、中国铁路专家督导组成员吴圣宏教授亲临指导,坚持按照 PDCA循环程序开展工作。
结合盾构施工工序,项目总结出“行为标准化、施工精细化、工作程序化、管理信息化”四大理念,严把“原材质量优、管片生产优、隧道成型优、成品保护优”四个关卡,坚持“质量底线不可碰、质量问题零容忍”原则,确保盾构机一环一环向前掘进。
为打破行业内“遇到小曲线施工必定伴随管片错台、破损、渗漏”的“铁律”,项目在小曲线大坡度段施工中精细策划,量化管片平面、转角、盾尾间隙等拼装点位的具体数值,加强管片选型技术培训与考核,确保盾构机操作手对关键技术烂熟于心。
重重管控下,项目最终圆满实现“三无”质量目标,得到业主深圳地铁集团和建筑同行的一致认可。在深圳地铁集团举办的深圳市“建造‘无破损、无渗漏、无错台’精品隧道”质量观摩会上,项目隧道 98%的管片施工错台小于 5毫米,远远低于国标《盾构法隧道施工及验收规范》允许值 10毫米,成为观摩会最大亮点,获得五大建筑央企高度赞誉。
四年磨一剑,砺得梅花香。深圳地铁 9号线二期开通后与一期串联,犹如一条钢铁巨龙,打通深圳东西交通“大动脉”,在助力深圳完善“中心强化、两翼伸展”城市发展布局、融入粤港澳大湾区建设方面,注入强劲动能。