城市快速通道“第一难”通了
日期:2009年07月14日 来源: 浏览量: 字号:[ ]

        7月8日,厦门成功大道JC3标梧村隧道安全顺利贯通,厦门岛内第一条横贯南北的城市大动脉通车在望。成功大道南北两端早于2007年10月和2008年11月先后贯通,可这条大动脉确由于梧村隧道的“阻塞”始终未通。梧村隧道具有浅埋大跨、地质条件复杂、地表建筑物多等诸多难点,堪称国内城市快速通道工程中的“第一难”。而“这块最难啃的骨头”——JC3标梧村隧道落在了具有丰富隧道施工经验的专业队伍中国中铁隧道肩上,JC3标隧道全长1132m,主要工程包括暗挖隧道650m,明挖暗埋隧道482m,3条地面辅道。

挑战:遭遇城市快速通道“第一难”
    
        梧村隧道的修建对于中国中铁隧道来说是一次极大的挑战,具有四大难点:一是隧道地质条件复杂,富水强风化花岗岩地质占整个隧道地质50%,施工中极易产生涌水流沙、坍塌等,控制沉降难度极大,且洞顶以上为泥质粗砂层和杂填土层,地表建筑多为80年代修建,结构稳定性差抗变性能力低;二是隧道结构复杂,施工工法多,施工工作面多,施工组织及控制难度极大,梧村隧道浅埋暗挖段包括连拱结构和小间距结构两大类型,隧道开挖有三导洞法、CRD工法、CD工法、上下台阶法等,且工法转换频繁;三是爆破震动速度控制严格,暗挖隧道地表楼房密集,楼房基础及结构极差,隧道覆土厚度小。四是明挖隧道拱圈结构施工风险大,明挖通道有250m上部为双连拱薄壳结构,单拱净跨24.7m,模板支撑体系安全要求高,支架施工拱圈安全风险大。


        四大难点在国内已知的城市快速通道工程中,哪项都是“严重超标”。梧村隧道的建设可以说是“虎口拔牙”,虎口拔牙也有麻醉剂来做安全保险,可是对于梧村隧道来说,没有成功的先例,只能靠探索,靠施工队伍强大的技术支持来实现,厦门市副市长潘世建如是说。厦门市建设部门也曾如此形容过梧村隧道:“翔安隧道头顶一盆水,浦南下穿隧道则头顶一群人。
        中标之后,中铁隧道股份迅速反应,调集精兵强将,成立了厦门成功大道JC3项目经理部。中铁隧道董事长、党委书记郭大焕、总经理张继奎针对工程明挖段结构复杂,工序繁多,暗挖段工法步序多,转换频繁,要求要求项目合理组织,建立高效运转的管理体系,建立完善的技术管理体系,确保方案的可实施性、可控性;要求针对项目施工组织复杂,强化现场管理,维护施工纪律的严肃性,并建立起安全风险管理制度,积极有组织开展预案演练,确保工程安全运行。
        项目部进场之初就找准工程定位——山岭隧道城市施工,并超前谋划,不断优化各方面资源,通过全方面融合和升华,形成一套完整的综合管理机构;在资源设备上,采用世界先进的机械进行施工;在施工技术上,整合自身专家资源,并积极与北方交大专家库进行接触,为工程建设提供强大的技术支持;在施工安全上,强化安全培训教育,将安全地质预报作为重要安全手段,确保施工安全。

精神:蚂蚁啃骨头

        95栋楼房,964户住户,长度650米。宽达6车道30多米的隧道距离地面最薄的地方仅有9.9米。这个全国绝无仅有的超浅埋暗挖隧道,这个要在最恶劣的5-6级地质条件下建设的隧道,这个地面下沉要控制在10毫米-20毫米的隧道,中铁隧道人用“蚂蚁啃骨头”的精神将其拿下。
        650米对于年隧道建设能力在350公里以上的中铁隧道来说是微不足道的,对于至今保持隧道月开挖纪录的中铁隧道来说,650米仅仅一个多月的就能完成,然而梧村隧道,中铁隧道人用了878天,这878天蕴含太多艰辛的汗水,太多不屈不挠的奋进。


        隧道平均日进尺只有0.6米,甚至最难段的日进尺仅0.3米,这一数据可以说是创造了中铁隧道最慢开挖数据,项目经理赵炜说道:这条隧道可以说是用手“抠”出来的,是一镐一镐挖出来的,每一厘米里面都包含至少三种前序工法基础,包含至少四种以上的安全支护措施。
        就其地表建筑物保护上的全方位措施:一是采用隔离桩及支撑梁方式,深入隧道仰拱下深处,桩顶设置地系梁,左右两侧地系梁设置钢筋混凝土横撑;减少隧道两侧建筑物的沉降;二是对地表建筑动态跟踪补充注浆,在楼房基础四周施作止浆帷幕,采用多排注浆孔对房屋基底进行注浆加固,对注浆过程进行精确控制,避免随意注浆造成局部注浆量过大,而引起房屋沉降差异过大;三是对隧道内深孔注浆抬升,当没有抬升条件时,在隧道内采用自进式锚杆深孔抬升注浆,从而对隧道口上方地质进行加固。
       再来看在控制地表沉降上的“安全枷锁”:项目部在确保超前支护(超前大管棚和超前小导管)及帷幕注浆有效的情况下,认真做好每循环超前小导管注浆,将隧道超前支护及注浆质量作为本段防坍方的主要控制措施;隧道仰拱采用整幅施工,并为防止第一层初期支护与围岩之间存在一定的空隙,在初支完成后及时进行初支背后回填灌浆;项目部特对围岩裂隙水发育地段进行堵水注浆,应对隧道开挖引起围岩应力重新分配,导致洞周加固围圈局部沿节理裂隙滑动情况。
        “如临深渊,如履薄冰”来形容建设者们在施工中的心境再也贴切不过了,每一步都是稳扎稳打,与之相伴的是战战兢兢,是确保施作的“绝对安全”。

形容词: “绣花般绣出的工程”。

        对于这个“全国第一难”,这个安全、质量要求极高的工程,中铁隧道人可以说是“绣花般绣出的精品工程”。对于一幅刺绣图案来说,每一针都是必须、完美的,如此图案才能完美。而对于梧村隧道来说,每步的开挖都离不开四道程序:提前设计优化方案、地表建筑及地质情况分析、地表超前支护及注浆、隧道内支护及注浆。这种情况在以前已知的隧道工程中,没有一个是如此繁琐的。
        来隧道刚开挖来说,项目部在隧道开挖之前,以隧道口上方的需拆迁的三层楼房作为“工程实验观测楼”,观测隧道开挖带来的沉降是否对建筑物产生影响,以便调整施工方案,总结施工经验。通过对几座建筑实验楼保护取得的科研经验,对坐落于隧道正上方的重点保护建筑物采取地表动态跟踪补偿注浆的保护方式,最终把楼房沉降控制在30mm以内;对于在地表没有注浆条件的楼群段,采取洞内跟踪补偿注浆方式动态控制楼房差异沉降,且在在隧道两侧采用隔离桩隔断隧道与两侧楼房的联系,减少隧道开挖对楼房造成的不利影响。
        而当工程开挖至需用CRD工法段时,双洞共有16个开挖工作面,8个仰拱工作面,4个衬砌工作面,每个工作面都有全断面帷幕注浆、超前管棚、双层初支、洞内抬升注浆等多道特殊工序,施工组织难度极大,施工最繁忙是,整个施工人员达到1200人,各种工序交叉施作,工法变化频繁。而更难得是隧道掘进速度,由于种种保护措施所需时间及地质的复杂性,每一步都必须扎扎实实,一个细微的失误,就可能带来致命的事故。


        在施工过程中,房屋和地面不可避免的要产生少量沉降,为此项目部和专家组设计制定了各项安全控制指标,并将之分为预警值、报警值和控制值,持续监控测量,每天必须上报监测数据,对超过安全控制指标情况的适时予以预警和报警,并在施工中,为保证建筑物的安全及施工的可控,项目部邀请具有丰富沉降房屋鉴定经验的福建省建筑科学研究院、上海房屋鉴定所对所穿越建筑进行鉴定。
       

        每一步的专注,隧道人的用心成就。2008年12月18日,梧村隧道左线贯通。员工的辛苦的劳顿重要有了收获,面对着这不同寻常的“650米”,员工们欢呼雀跃。2009年7月8日,梧村隧道右线贯通,在这场“全国第一难”隧道建设过程中,项目部员工正视风险自我加压,克服困难顽强应战,依托强大的专家队伍支持,持续的调整优化施工方案,在这艰辛的878天,迎来了贯通的喜悦。

喜悦:878天汇成的一个侧影

        喜悦对与JC3标的建设者们来说,是个奢侈词。在这建设的878田中,与建设者们交织的主题始终是谨慎与严肃。
        878天,始终不懈的是安全。为确保工程施工,项目部在加强安全培训、教育同时,将安全应急预案演练作为重要的形式,在2007年11月,项目部就针对隧道坍塌和房屋沉降,地表及隧道内施工人员疏散进行了演习,并始终将安全隐患排查作为各项工作的重中之重,坚持每天一小查,一月一大查,安全生产始终可控;项目部每个季度以专题应急预案的形式开展演练,从隧道开挖可能出现的种种意外考虑,做足做好安全措施,使得安全生产一直处于可控局面。截止贯通日,安全生产878天没有出现一起伤亡事故。
        在典礼现场,笔者随后与项目书记刘礼军的谈论中,刘礼军说道:在工程建设中,对工人来说始终充满艰辛,对管理者来说是种充斥着忧心。面对这条隧道,一个难关紧接着一个难关,所有的施工问题无止境的涌来。现在隧道贯通了,我看到工人们更多的是激动,他们举起的手激动地抖起来。
        而此时的二十几家媒体的闪光灯下的主角绝对是这群默默无闻的建设者,这群此刻内心充满着喜悦与激动的建设者。厦门市副市长潘世建亲切的声音响起:工人师傅们,你们辛苦了!工人是了不起的,隧道工人更是了不起的。隧道内响起欢呼声、鞭炮声和激动地掌声。对于这条隧道的建设者来说,这一刻是如此的让人期盼和奢侈。

印象:从没干过如此难干的过程

        笔者随车进入梧村隧道,进入正洞,仿佛进入了一个小型迷宫,刚沿一左线隧道往前走不远,路突然断了,让人以为走到了尽头,这时汽车却从侧面一个横通道闪入右线隧道。又往前走不远,路又断了,汽车又从一个横通道闪回左线隧道。再往前走不远,路再次中断,汽车一拐弯,从一个横通道闪入掌子面。
        笔者得知,浦南段原是桥梁的设计,但是由于地理位置建筑物密集,由桥的方案改成隧,但是由于隧道跨度较大,隧道结构设计引进了桥梁设计理念,在莲前西路与隧道之间采用了地下立交设计,为上下三层道路,并且同一个断面上有2条匝道连接主通道与地面、2条辅道连接莲前西路与转盘、2条主通道,共有14个车道,如此大的地下立交工程在国内是少见的;为了确保隧道结构的稳固性,在设计上还采用了预应力小的箱梁箱型结构、框架和仰拱等多种结构形式。


        而在掌子面笔者看到CRD工法的开挖四部,上线两侧都是钢拱支撑,大约每30厘米就有一个,现场管理人员讲到,为防止施工中隧道坍塌,在施工上主要采用了超前预注浆加固堵水和加强超前预支护等措施:在注浆方式上采用帷幕注浆和全断面注浆,隧道开挖轮廓线以外6m采用周边帷幕注浆堵水,洞身采用全断面注浆加固围岩。通过注浆实现对掌子面前方土体进行预加固甚至达到地表预抬升的目的;在超前预支护上,为提高支护刚度,有效控制变形,采用超前大管棚支护,辅以超前小导管加强支护;为加固掌子面,项目采用选喷桩超前加固隧道围岩,在全风化花岗岩此方法改良加固地层的效果显著,土体强度明显提高,掌子面稳定无渗漏水。只有这样才能保证施工的安全性。
        两届火车头奖章获得者、项目生产副经理王小红讲到:打了25年的隧道,还从未遇到如此难干的工程。夏日隧道内干活就像“蒸桑拿”,温度高达55摄氏度,而在富水强风化段,隧道内淅淅沥沥的常是玻璃水,黏在身上腐蚀性强,晚上睡觉也是麻痒难耐。
        在贯通掌子面,王小红经理算了一笔账,就隧道爆破上,这650m隧道的用药和费用量相当于其他隧道1500m的长度:就爆破减震方式上,项目部就做过不下于15次的实验,经过不断优化动态调整,最终形成了四级楔形剥离式爆破法:项目部先采用常规的二、三级淘槽方式,尽管调整了装药量和延期时间,但通过对地震波图样进行分析,地震波出现在淘槽区,项目部进一步增大掏槽眼与隧道轴线夹角减小了掏槽眼的最小抵抗线,从而能够有效的降低地震波。后根据CRD工法分区施工的现状,项目部又采用后行洞爆破减震的方式,根据震动实时监测数据优化爆破设计方案及参数、选择合理的起爆时差、减小最大段装药量等措施,有效控制后行洞开挖爆破对先行洞的影响,后行洞爆破工作面超前于先行洞二次衬砌一定距离,避免后行洞爆破对先行洞二次衬砌造成破坏。

        厦门成功大道梧村隧道的贯通,使得岛内贯通南北的大动脉畅通解决了关键性的问题,也创造了国内城市交通建设大跨、浅埋纪录,隧道的修建成功,在国内城市隧道建设上留下极其重要的一笔,中国工程院院士王梦恕曾说:梧村隧道的建设将成为中国地下工程建设中的一个典范,为将城市轨道交通地下隧道建设积累了丰富的施工经验,其一系列工法、工艺的使用,具有重要的可借鉴性。(牛雪顶   刘礼军)

 

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