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工人日报 2012年04月06日 星期一

【自主创新·领先企业】大运河下的穿越

□宋 剑 赵 华
《工人日报》(2012年04月06日 006版)

2012年1月,杭州武林广场。

庞大的“希望二号”盾构机平稳地驶出接收端头加固区。至此,杭州地铁一号线的建设终于冲出京杭大运河下面的风险地带,4条盾构隧道重叠缠绕着从运河下方穿越,沿途29幢浅基础的老式建筑安如磐石。

4年半前,中铁隧道集团三处承揽下杭州地铁一号线武艮区间工段时,引来不少隧道专家怀疑的目光——这么复杂的运河下的穿越,还真有人敢接?

风险清楚地摆在那里。从武林广场到艮山门,这一区间正是杭州繁华的老城区,4条盾构隧道需要像拧麻花一般在京杭大运河下相互交叉,相互之间最近时仅隔1米多远,再加上隐藏着有害气体层的地质构造,就连见识过各种难度隧道施工的中铁隧道集团,也坦言如此复杂的盾构隧道还从未遇到过。

庆幸的是,就在杭州地铁一号线开工前,中铁隧道三处承担了天津第一条穿越海河的隧道施工。大批即将前往杭州的技术人员会聚天津,实地摸索处理复杂施工情况的经验,掌握了大量宝贵的盾构施工参数,积累了丰富经验。

2009年10月12日,“希望一号”盾构机在艮山门始发,一次穿越运河的艰难挑战拉开了帷幕。

困难如期而至,隧道甫一开工就遇上难题。按照设计方案,有800米的线路要穿过朝晖住宅小区,隧道距房屋基础最小距离仅3米。庞大的盾构机推进时产生的震动,加上随之出现的地表沉降,任何一点细微的闪失都可能带来意想不到的严重后果。

越是在危险的时候,越是要保持冷静的心态。技术人员按照“保头护尾,居中推进”的原则,在穿越房屋前调整好盾构机姿态,每天对地面和建筑物进行4次监测,随时检验盾构掘进参数与地质条件是否匹配,同时绘制出沉降预测曲线图,确定二次注浆的时机和方量。经过这些努力,两台盾构机通过时的地面沉降量,分别为1.6厘米和1厘米,远远低于设计允许范围,保证了朝晖住宅小区的房屋安全。

为了实现1号线和3号线的同台换乘,杭州地铁在武林广场和文化广场间设计了拧麻花般的隧道群结构,4条隧道以很小的间距相互重叠、缠绕。

重叠,小间距,多线并行……四过运河的风险可想而知。难上加难的是,这4条隧道全部位于大运河下的淤泥和软土层中,洞顶距河底最近距离仅有5米,盾构机很容易挤穿河床,造成灾难性的后果。

2010年10月25日,武林广场,盾构机轰鸣着开始穿越运河。

按照技术人员的精心设计,两台盾构机都要首先开挖位于下方的隧道。“希望一号”盾构机先施工3号线右线,再调头施工1号线右线;延迟出发的“希望二号”盾构机先施工1号线左线,再调头施工3号线左线。鉴于1号线左、右线相互缠绕,为避免盾构机在交叉重叠段长时间停留,项目部放慢了1号线左线的推进速度,并采用井字架加固,待右线通过重叠段后,再加快速度推进左线。

在湍流的运河底下,盾构隧道最小转弯半径只有330米,最大坡度却达到27‰。坡陡弯急,盾构轴线控制困难,掘进一旦出现偏差,根本没有多少进行纠正的空间。技术人员时刻绷紧神经,从大量的盾构参数中警惕地捕捉着任何一点细微的异样,确保盾构机在每次穿越河堤与河底时,始终保持着稳步推进的状态,掘进误差牢牢控制在允许范围之内。

为了控制盾构掘进对地层的强烈扰动,有效降低施工中的重大风险,技术人员还创造性地在洞口外侧形成一道与工作井地连墙紧贴的冻土墙。盾构机穿越冻结区时,保持不停顿的连续作业,同时依照少量、多次、均匀的原则,对整个冻结区域进行注浆。

一次次的科技攻关,战胜了一次一次的困难。终于,中铁隧道集团三处的施工者们实现了大运河的成功穿越,让同行们纷纷翘起大拇指:“杭州地铁穿越运河的经验,帮助我们解决了地铁换乘网络施工的大难题!”

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