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南京地铁三号线铁龙穿江4年艰辛不寻常0

2021-11-16 来源:日照机械信息网

南京地铁三号线:铁龙穿江 4年艰辛不寻常

日前,地铁三号线跨越主城、飞越天堑,正式开通试运营。

为了这次“见面”,地铁三号线一次穿越长江,两次穿内湖(玄武湖、白鹭洲),两次穿河道(秦淮河、秦淮新河)、两次穿古城墙、5次穿铁路。加上沿线绿树成荫、房屋密集、管线众多、交通拥堵,4年来,这条线路的施工闯过了一个又一个难关。

“地铁三号线几乎穿越南京所有的江河湖泊,地质情况复杂,建设难度可谓‘前所未有’。”南京地铁集团董事长佘才高这样说道。

“巨无霸”2年的江底掘进,成就3分45秒的过江速度

柳洲东路站至上元门站全长3353米,乘坐地铁三号线仅需要3分45秒,而这段穿越长江的区间,由于地质水文复杂、水压高等原因,足足花费了建设者们两年多的时间。

普通地铁盾构机的直径为6米,而三号线过江大盾构11.57米的直径是普通地铁的两倍,盾构机总长约110米,相当于一个标准足球场长度,总重1700吨,有4层楼高。2012年6月30日,这个“巨无霸”带着重达180吨的刀盘,开始从江北向长江对岸掘进。

隧道江底掩埋最深达江面下60米,隧道每平方厘米承受的水压力为6公斤,相当于在一成人大拇指甲上压着6公斤的重物,水压力之高居世界前列。“高水压长距离的盾构,再遇到复杂的地质,可谓‘雪上加霜’。”上海隧道工程股份有限公司项目经理王金一说。

盾构机穿越的河床段,涉及地层达7种之多。江中多为砂层、砂砾层, 透水性极强,其中穿越砾砂、含砾粗砂地层总长有600米,约占整个隧道施工长度的20%。这种高压力下复杂地层的大盾构隧道,国内外相关研究几乎是空白。

2013年2月23日盾构机开始进入总长600米的砾砂、含砾粗砂地层,期间地下蛟龙还正式进入了长江领域。

砾砂、含砾粗砂地层的自立性极差,在压力波动作用下极易产生塌方。施工方通过向泥水中添加高分子材料、粘土和膨润土等成分,改善盾构正前方土体的性能。然而该段区域土层的恶劣性出乎了所有人的意料,2013年4月16日,一系列异常的数据出现在了盾构机的操作系统显示屏上。

“盾构机在江底掘进,稍有闪失后果不堪设想。”王金一决定停止刀盘掘进,关闭了所有进入前舱的泥水管路。项目部的连夜讨论和勘察,从16日晚间一直到19日,施工方轮班倒,50个小时连续工作,终于拌出了应急的高质量新浆液。

盾构机在江底掘进,砂砾层就如一把“磨刀石”,刀具极易磨损。高承压下刀具的更换故障修复更是挑战。在历时多次的长江底下复杂环境人工高压进舱换刀作业,江底蛟龙才恢复了前行。

2014年7月18日晚上8点,随着大直径盾构机缓缓进入江南上元路站工作井,南京地铁三号线柳洲东路站至上元门站区间隧道顺利贯通,这也意味着江北居民期盼已久地铁三号线过江隧道终于全线贯通。

“稀泥”里挖洞,溶洞上作业,地下施工如履薄冰

当你乘坐地铁行驶在卡子门大街下方时,你也许不会知道,这里曾被称为地铁三号线工程风险最高、施工难度最大标段。矿山法、明挖法、盖挖法、盾构穿越软弱地层等,地铁施工所能遇到的施工方法,在这里全用上了。

这里的地层土质非常软,就好比要在稀泥里挖个洞,掏洞的时候,不断会有泥塌落下来。

“盾构期间的上方是卡子门大街、高架桥、大型超市、汽车4S店,地铁施工在下方穿越,任何失误都会对地面造成影响。”中交隧道工程局地铁三号线12标段项目负责人说。为了控制沉降,施工人员在开挖、注浆、支撑等各个施工上下了大功夫,包括对隧道全面进行超前加固,在路面桥梁基础及建筑物周边布置沉降观测点加强监测等,确保了地面沉降控制在2—3厘米以内。

盾构机自重约380吨,放在软土上,自己就沉下去了,更别说往前掘进了。面对这一大难题,施工方用千斤顶等设备将盾构机前后加固,工人们三班倒连续施工作业,合理设置盾构机的掘进参数,确保了盾构机向前掘进,不会下沉。

上有“炸弹”,下有“陷阱”,用这一说法来形容三号线上元门至五塘广场段一点都不为过。

上元门站位于上元门水厂附近,4根从水厂出来的城市供水管线,每一根都直接影响着全市居民的用水。上元门站—五塘广场站矿山法区间这些管线伴随矿山法隧道,始终成为施工过程中的“即碰式炸弹”。施工方前期经过多轮论证、勘探、同时加强现场的管理、监测,确保了管线的安全。

而在盾构隧道的下方,还有着更危险的“陷阱”,那就是地下溶洞。溶洞就像“怪兽大嘴”,如果不妥善处理,盾构机会跌入溶洞,造成严重的事故。在经过专家委员会和3次专家评审会议后,最终确定了对岩溶的坑内外注浆加固等一系列方案措施,确保了工程的顺利完工。

地下穿越与城墙“相遇”,每一步走得小心翼翼

南京是一座拥有2400年历史的古城,地铁三号线贯穿主城,与文物“相遇”在所难免。地铁三号线路经的文物点有二三十处,其中包括全国重点文保单位明城墙等。除了地铁部门与文物部门“联手”找出了平衡点外,施工中的保护和监测也非常重要。

在穿越明城墙时,施工方先做了大量调研,深入研究盾构机的推进系数和施工过程中可能发生的各种风险及应对措施。为了让机械施工快速通过重点文物地段,避免施工带来地面沉降对文物古迹造成损伤,在施工中先要做好对城墙的相应防护和加固措施,同时每天进行2次以上监测,实时调整盾构机的状态。有了这些措施,穿越明城墙时,地表巡视未发现异常,明城墙监测点无沉降报警现象,实现了明城墙的安全穿越。

三号线穿越的是主城核心区,除了文物外,还有大量的老房屋。因此,在施工过程中对周边密集的房屋的保护要求高。难度较大区段主要位于常府街站—夫子庙站—武定门站区间,上述两段区间穿越的地层以秦淮河漫滩地貌单元软弱地层为主,侧穿或下穿的房屋多为老旧建筑,房屋现状较差,对地表变形敏感度高,保护难度很大。针对这一段的“高风险”,施工方召开多次专家会,请院士专家委员会会诊,最终通过精心组织和科学管理,侧穿房屋85处、下穿房屋9栋、桩基托换1处,顺利完成全部施工。

了解完三号线这些背后的故事,当今天乘坐上这条地铁线,感受过江便捷时,让我们对那些建设者们说上一句“谢谢”。

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