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厦门地铁建设经验:盾构+爆破

原标题:厦门经验可复制推广

吕厝到SM城市广场区间已盾构成型的隧道。

厦门拟建设第二条过海东通道,过海段有沉管及隧道等多种比选方案,隧道方案拟考虑采用目前地铁施工中最常用的盾构法,而盾构机在海底掘进,沿线会遇到大量的孤石和基岩突起,超前地质预报及岩石爆破处理,是盾构机成功掘进的关键。但这种大断面的岩石爆破处理在国内尚属首次,如何攻克这个难题?

中国工程院院士、炸药与爆破专家汪旭光上周率专家团队来厦,在厦门市地铁办、厦门轨道交通集团组织召开的地铁施工技术研讨会上,汪旭光院士认为,厦门总结出一套“盾构+爆破”的施工方法,从全国范围内来说,也是极具创造性且影响深远,其整体解决方案包括大断面的爆破处理,理论上有把握,技术上可行。他同时认为,厦门摸索出的这套方法,为国内陆铁施工创造出了很好的、可复制推广的经验。

事实上,早在厦门地铁1号线、2号线施工过程中,就面临了大量孤石和基岩突起的国内罕见难题,而厦门的建设者们在盾构区间,创造性地大胆采用了岩石爆破办法,目前1号线爆破预处理已全部完成,2号线爆破预处理正在进行中,工程进展顺利,这也为未来更大范围内采用这项技术提供了借鉴。

号称“地质博物馆”

地铁施工难题国内少见

厦门市地铁办副主任、市建设局副局长林树枝说,熟悉厦门地形地貌、地质条件的专家曾表示,厦门岛的地质条件之复杂,可以用“地质博物馆”来形容,在这里工作一两年,比在别的地方干上五年、八年遇到的问题还要多。技术人员在厦门工作,可以得到很好的锻炼,因为碰到的难题实在是太多了。

从国内正在建设地铁的部分城市看,北京是平原地区,上海是软土、冲积平原,地质条件均匀,且没有特别不良的地段,而厦门不同地段的地质条件完全不同,岩面起伏很大,尤其是存在大量的孤石和基岩突起状况。

厦门地质工程勘察院地质专家介绍说,由于厦门地铁规划建设线路较长,沿线跨越多种地貌单元,按工程分区可划分为低山丘陵基岩区、残积台地残积土区、山前洼地硬土区、溪沟谷地松散土区、滨海海积区等五大区段,而且这些区段相互穿插、交叉,甚至在短短几十米范围内就跨越不同的区段,各区段内的地质构造、地层结构及其组合、水文条件及不良地质等因素迥异,对地铁隧道工法(如采用矿山法或盾构法)的选择影响很大。

而厦门地铁盾构法施工过程中,碰到很大一个难题就是孤石发育或基岩突起等盾构软硬不均问题,首先因孤石或基岩强度高容易引起盾构刀盘磨损或破坏,甚至无法掘进;其次软硬不均也将导致盾构掘进姿态难以控制。又如掘进过程遇到孤石,由于周边的土体相对松软,在盾构机掘进刀盘钻动的过程中,孤石还可能顶着走,跟着跑,很难处理。

运用盾构区间岩石爆破法

破解地铁施工最大难点

盾构法是目前国内隧道施工普遍采用的方法,但也不乏面临一些技术性难题和瓶颈,记者从研讨会上获悉,像广深港铁路狮子洋隧道工程施工中,就出现了因盾构入岩掘进艰难,工期延误18个月的状况。

如何科学运用各种办法,攻坚克难,既确保工程质量,又力保进度?厦门做了很多探索。

林树枝说,在厦门地铁1号线和2号线盾构区间,发现了大量的孤石和基岩突起,施工者创新盾构区间岩石爆破法,创造地下孤石、基岩突起自由面,在孤石边缘上层中设置炮孔,分层逐步爆破厚岩层以及浅埋深的孤石,采用高密度、高威力、高抗水性能的乳化炸药,超深、超边界爆破,增强破碎效果。同时,系统总结出了一套可用于海上盾构掘进的岩石爆破技术。

在这项技术全面运用后,由于硬岩及孤石已充分破碎,盾构掘进时刀盘磨损明显减轻,这既可大大加快盾构机掘进速度,又可减少更换磨损刀具的次数,因此可节省大量的掘进成本。目前1号线爆破预处理已完成,2号线爆破预处理正在进行。1号线将军祠站-文灶站、莲坂站-吕厝路口站、集美大道站-厦门北站等盾构区间爆破预处理取得成功,并盾构掘进洞穿;2号线海沧大道站-东渡站爆破预处理及盾构机掘进进展顺利。

汪旭光院士评价认为,厦门的这套做法从实际操作看,已取得了非常良好的效果,这套方法可供第二东通道修建时借鉴。

根据计划,连接厦门本岛至翔安的轨道3号线过海段,也采用岩石爆破施工作业,8月份从斜井明挖的孤石处理开始,工期32个月,爆破工程量大,工期紧,主要采用地下深孔控制爆破,目前方案仍在细化。

多项技术国内领先

确保地铁施工稳步推进

据介绍,连接本岛枋钟路和翔安区翔安南路的第二过海东通道,两隧道双向六车道,其隧道开挖断面直径约15米,埋深约10米,这么大的海底大断面岩石爆破尚属国内首次。

事实上,厦门地铁施工以来已在一系列领域实现了多个国内领先。

据地铁办介绍,厦门在地铁的前期设计中已系统应用了BIM技术,之后,在轨道交通建设的全过程,更是大胆尝试这一新技术,并由此探索出了一套轨道交通设计、建设及运营管理的新模式,有力地提升了轨道交通建设水平,这在国内尚属首例。

针对工程进度和施工安全,厦门也想了很多办法。例如:采用旋挖钻机等先进设备,确保了围护桩施工进度的加快;针对深基坑、矿山法暗挖隧道等容易出现事故的部位,精心组织基坑及隧道开挖专项方案论证,及时安装钢支撑,减少基坑开挖对周边环境的影响;针对盾构掘进的安全预防,重点控制好同步注浆和二次注浆,盾构掘进过程中加强地面及洞内监控量测,发现异常及时报告,确保各个环节安全稳步推进;现场质量安全监管采用了模板化管理,三级视频、全方位监控。几年来,作为建设业主,厦门轨道交通集团已摸索出了一整套施工管理的先进经验。

轨道交通集团表示,9月份将全面深入开展厦门轨道交通标准化管理工作。当前正加大质量通病、节能环保等课题研究,加大四新技术推广运用,加强BIM技术应用以及混凝土裂缝控制的专项研究。

同时,正在建设风险咨询平台,逐步实现全网隐患排查治理线上管理,充分发挥五方责任主体的作用,强化风险管控,针对特殊风险区域采取特殊的管理办法,其中如过海段施工、湖滨北路等重要路段施工,实施24小时监控,持续提升轨道建设的施工质量及安全监管效率。

厦门地铁已进入快速发展阶段。

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