6月20日,伴随巨大的磨桩声,素有“地下蛟龙”之称的盾构机从宁和城际TA03标右线接收井破土而出,标志着宁和城际城南段地质条件最为复杂的铁心桥~春江路站区间(简称“铁春区间”)双线全面贯通。
在施工过程中,中铁电气化局铁路工程公司频频遭遇世界级地质难题,建设者们凭着“软实力”突破“硬限制”,“啃”下了包括号称“癌症区域”在内的“硬骨头”。
铲除“拦路虎”
正在建设的宁和城际一期,是南京第三条过江地铁。线路全长37.53公里,共有19个车站。中铁电气化局铁路工程公司承建TA03标(一站一区间)。其中铁春区间双线全长2.56公里,埋深13米,直径6米。盾构机于2015年9月10日始发。
该区间地质多变,是宁和城际城南段施工条件最艰难的区段,同时又是制约整条线路通车的关键线路。区间36.5%的地层上部是强度及粘聚力很低的泥土,手指可以戳入土中,且性质分布不均匀;下部是强度非常高(80兆帕)的岩层。
在这种地层中推进,对盾构机来说可谓是在“豆腐里打洞”,需要时速时缓,并且刀具很容易损坏。盾构机通过该段卵砾石层时,极易发生扰动塌落现象,产生地层空洞,引起地表沉降。而沿线地面有大量的简易居民住宅楼、商铺、人工湖等,车流量较大、人员密集、建筑物稠密;原有的地下基础和设施占用了一定地下空间,加上许多地下管线走向和位置等信息不全,成为一个个“拦路虎”,挡在施工团队的面前。
项目团队反复修改施工方案,多管齐下,通过增强工作面地层的稳定性以控制地面沉降,增大地面沉降的监测点位和频率;针对地下管线复杂问题,采取由地面组织对地层加固施工时,先挖探坑探明和保护管线,再进行下一道工序作业的措施。同时,项目部在盾构区间内外一共安装了16个监控探头,项目团队24小时值班,严密监控盾构掘进的各项参数,并同时实时监测注浆压力、刀盘扭矩等各项施工参数,关注各种环境监测数据,确保了盾构掘进的万无一失。
通过“癌症区”
本来地层上松下硬就不易克服,那么再加上丰富的地下水的威胁,就显得有点“无计可施”了。铁春区间内,在春江路与江淮路交叉口以西的140米范围的凹沟段,下方为古河道。隧道处于典型的上软下硬地层,上部为南京地区特有的卵砾石夹粉质黏土,上部建筑物稠密但房屋基础薄弱,对沉降要求极高;而且地层水特别丰富,主要为基岩裂隙水,部分区段下穿人工湖,其地表水对地层水补给也较为明显。国内知名专家多次研讨后认为,这种地质在全国属于首例,无任何经验可以借鉴,可以说是属于盾构施工的“癌症区域”。
对此,项目团队除了增大对地面沉降的监测点位和频率;加强对盾构机注浆压力、刀盘扭矩各项施工参数的监测等常规做法外,还结合业内多位专家意见,进行了许多研究。
他们采取在地面上进行地面静化注浆、袖阀管注浆、旋喷注浆等化学方式,加固上部“软弱豆腐层”。但由于该层的不均一性,试验均告失败。
最终,项目团队依托公司技术力量,借鉴“矿山法”施工中钢管支护的方法,采取从地面斜向插入钢管形成棚护区域的措施,在盾构机掘进前进行地面加固,稳定上层“豆腐区域”。同时,在洞内、土仓内加入公司自行研制的外加剂以改良渣土;在盾构机尾部注入“克泥效”。“克泥效”为胶凝物质,有一定抗压性,且具有防水效用,能进一步减小地面沉降。地面上根据掘进参数,储备足量的注浆,根据出渣量对地层进行及时回填补充,形成最后一道安全防线。
历时4个月,隧道终于通过“癌症区域”,地面沉降控制在3毫米范围内,地面建筑物安全。
愧对“家里人”
在全断面岩石地层中掘进时,盾构机震动非常大,人站在地面上能感到明显震动。夜间施工时,不得不通过减小刀盘转速,放缓推进速度,以降低对周围居民的影响。
推进速度降低了,再加上施工难度特别大,工期的压力随之而来。为此,项目团队增加施工机械,一个区间采用了两台海瑞克复合式盾构机同时24小时不间断施工。而员工的劳动强度,也在增加。
团队中有不少80、90后的年轻人,大部分人在项目开工后就没有回过家。他们中间不是家里有还未上学的孩子,就是还没有结婚。
隧洞里尘土弥漫,闷热潮湿,他们在这样的环境中,常常一干就是十多个小时。一提到“家”这个字眼,每个人的眼中就会噙满泪水,人人都想说几句,却谁又都不说,只是望着工地苦涩又欣慰地张张嘴,“我们是工程人,应该的。”
铁春区间双线隧道贯通对全线施工单位起到示范作用,对加快全线建设起到推动作用,为2017年全线正式通车奠定了坚实的基础。为此,业主南京重大路桥建设指挥部专门发来贺信,祝贺中铁电气化局铁路工程公司攻克这一世界难题,感谢公司为南京轨道交通建设做出积极贡献。陈超 温文兵 张晓晨