见证轨道交通开建2周年(下)
任何一个项目的建设,征地征收问题都会成为制约工期的重点难点。在1号线一期工程的前期准备工作中,兰州轨道交通的建设者们仅用两个月时间就完成了95%以上的征地征收工作任务,如今项目建设已进入了全面冲刺的决胜阶段,征地征收的遗留问题却再一次凸显,个别站点的施工因为这一问题成为控制性节点,整体进度被“卡住了脖子”。
遗留问题卡脖子方案几经变更
焦家湾站,1号线一期工程大、小里程的重要节点,因为征地征收遗留问题,这座车站的东端头施工已经停滞了近7个月。“车站东端头长期停滞影响的不仅是一个车站的进度,这个站还是地铁客车进出车辆基地的咽喉。”中铁隧道局相关负责人说。在车站东端的南北两侧,各有一块“硬骨头”,分别制约着车站北侧主体结构施
工、南侧出入段线施工。2015年11月,市轨道公司组织地质专家、市建设局有关负责人、被征收房屋、商铺居民及施工单位负责人召开关于车站东北角房屋拆迁问题专题会,经过数天协商讨论,各方签字形成了相关调查报告并上报兰州市政府,市政府计划将该处房屋纳入棚户区改造工程中。按照1号线一期工程2016年的计划安排,焦家湾车站所在的第15工区不仅要完成车站主体结构,还要完成2座出入口,2座风亭施工,而两根卡在喉咙中的硬鲠,让焦家湾车站成为全线典型的工期困难车站。
同样困难的还有位于城市心脏地带的省政府站。2014年全线开工后,这个站点因为征地征收遗留问题,迟迟无法开工,既有的施工方案因为征收工作有遗留,致使方案一改再改。2015年8月4日,随着一家单位的办公用房搬迁移交手续完成,省政府站征地征收工作终于取得突破性进展。随后市轨道公司连续出击,接连拿下多个征收难点,使省政府站施工场地问题得到了初步解决。今年2月底,市轨道公司邀请中央商务区开发单位在省政府站临时项目部进行座谈,基本解决了该站东端头始发井施工场地问题。
全线27千米的地下管线迁改工作是仅次于征地征收的第二大准备工作,在项目建设过程中,这项工作在不同程度上影响着施工进展。
客厅下的蜘蛛网
东方红广场站是兰州轨道交通1、2号线的换乘站,其地理位置有着兰州会客厅之称。在这座全线规模最大的车站下有着19家权属单位所拥有的地下管线,这些管线犹如开颅手术中的脑神经般交错布置,密如蛛网。尽快改迁车站下这数百条管线,是摆在东方红广场站中铁二十局项目部参建人员的头等大事。“管线改不出去,车站无法进行正常的维护结构和深基坑施工,这对施工方和建设方都有极大的负面影响。”中铁二十局项目部综合办公室负责人说,从项目部进场算起,有19个月的时间他一直在和管线改迁打交道,每天的主要工作就是做好管线改迁的各种协调工作,从早晨8点走出项目部的那一刻起,各个相关部门的走访顺序在他的脑海里会形成一张流程图。赶路、等待、申报、审批、回复、再到赶路,每天这些看似是机械般的行程他需要重复四、五遍,每拿到一份许可证都能让他长舒一口气。“有权属单位的管线改起来相对好办一些,但是现在还发现有数十条根本找不到权属单位的管线,这些管线我们也不知道有没有在使用,协调起来也难度非常大。”问题叠着问题,困难加着困难,为了不影响整理工期,中铁二十局项目部及时改变策略,采取见缝插针、穿跨管线的办法,每迁改一条管线立即开展管线上方及周边2米范围内的施工。如此以往,竟出现了蚂蚁搬家后的效果,车站基坑中段及西段逐渐开挖至底,首块底板混凝土浇筑完成。
有人说,兰州的轨道交通工程是一项惠民工程,他不仅解决了300万市民未来一百年内的公共交通问题,还对几十年来复杂的地下管线进行了一次全面的“体检”,为这座城市的管理者提供了大量的第一手资料。
中国工程院院士钱七虎在实地考察了兰州轨道交通建设的现场后曾无限感慨地说:“从目前掌握的技术资料来看,兰州的地质条件是中国乃至世界最复杂、最不利的卵石地层,卵石含量极高、石英含量极高,水压大,采砂区、地勘孔不确定性高,特别是下穿黄河段风险极大,要面临盾构机在黄河河床高压条件下更换刀具等诸多难题。”
负责兰州轨道交通1号线一期工程盘旋路至五里铺区间盾构施工的中铁一局项目总经理鲁佩林也曾深有体会地说:“兰州的地质特点是不遇水坚硬无比,小型挖机根本挖不动,遇水后迅速液化变成稀泥,基坑内渗水严重。而这就是红砂岩的特性。”
在几天的走访中,记者了解到,1号线一期工程多个车站及区间需在红砂岩底层下施工,其中、五里铺站、五里铺至兰州大学区间、兰州大学站、兰州大学至东方红广场区间、东方红广场站为受红砂岩底层影响最为严重的车站和区间。
2015年7月,在五里铺车站深基坑施工现场,未受地下水浸泡的红砂岩地层首次露出了它坚硬的外表,中铁港航局项目部的工程师们第一次面露难色。经过项目部化验室取样后发现,该地层红砂岩硬度与花岗岩相当。“这么高的硬度,以普通深基坑的施工方法肯定不行。”负责现场施工的工作人员回忆起当时的场景说。
项目部立即改变施工方法,采取先碎后挖的施工工艺,并加大在机械设备和专业人员方面的投入。一寸寸硬如岩石的红砂岩被清理出基坑,工程师们的眉头逐渐舒展。
随着基坑深度的加深,新的问题又来了。
“红砂岩层下遇水,所有现场人员及设备后退至安全区域,砼喷队参照应急方案,向基坑侧墙注浆,应急人员进场,对底层下富水区域进行抽水作业。”凌晨零点,刚刚结束夜间巡查的五里铺车站总工程师盛其林焦急地对着手中的对讲机大喊着,基坑西段头南侧出现了涌水涌砂情况。
“侧墙外地层稳定。”“围挡外底层稳定。”“红砂岩地层下富水区域水位正在下降。”一条条回馈信息让现场应急指挥员压力稍减,20分钟后,安全风险被工程师们逐一排除。
“兰州的红砂岩层遇水易融化、易膨胀、流塑性强,大型机械垂直作业风险高,作业流程应该是先放坡作业,再进行注浆作业对涌水点进行封堵,最后土方开挖。”险情后,工程师们开始了对施工方案的调整,经过一夜的商讨,新的施工方案终于确定。
隧道穿越红砂岩地层风险重重
一个月后,“金城12号”土压平衡盾构机缓缓启动,由中铁一局项目负责施工的盘旋路至五里铺区间开始盾构掘进。要在近千米长的红砂岩地层下进行隧道施工,这对有着多年施工经验的中铁一局工程师来说不是一件易事。双线隧道共需穿越1800余米红砂岩地层,这在国内城市轨道交通建设中是极其罕见的,在国内其他地区的同种类型施工中不过百余米。
“施工中最怕的是红砂岩遇水后软化、崩解。”中铁一局项目总经理鲁佩林说。红砂岩地层中如果遇到红砂岩软化、崩解,轻则盾构机偏离路线,重则引起地层塌陷,引发连锁反应。为此,中铁一局项目部在盾构施工前就对盾构机所要经过的线路进行详细的地质勘测,同时组织专业技术人员前往兄弟单位“取经”“学艺”。在正式进入红砂岩层后,工程师们对“金城12号”盾构机严格控制,每推进1.2米都要对盾构机的姿态、方向以及相关参数进行监测、调整。
攻克世界性难题
2015年9月初,市委组织部邀请中国工程院院士钱七虎,西安理工大学副校长李言来兰,针对红砂岩地层下的深基坑和盾构施工问题进行指导。在两个施工现场走访调研后,两位专家来到项目部驻地,与参建单位各专业负责人从一摞摞的材料数据中寻找着破解地质难题的蛛丝马迹。80岁高龄的钱院士边记录所反映的困难和问题,边与大家研讨。“纵观现有的地质资料,兰州的地质结构、地质条件在世界范围内都是最复杂、最不利的,在没有其他经验借鉴的前提下,兰州轨道交通的参建单位能把问题控制在现有的程度已经很不容易了。”
两位专家针对红砂岩地质下的轨道交通车站、隧道施工开出了“良方”。两家施工单位的工程师们根据专家的建议和前期模拟施工的技术数据,采取超前支护、超前注浆、稳步掘进、多点监测的工序流程,逐步破解了红砂岩地质给施工带来的困扰。目前盘旋路至五里铺区间右线已完成双线贯通,五里铺车站已经完成主体结构40%以上的施工任务,争取年内实现车站主体封顶。
盾穿黄河
2015年12月31日,兰州轨道交通建设史上一个值得铭记的日子,迎门滩至马滩区间右线隧道成功穿越黄河。伴随着盾构机的掘进,国内首条下穿黄河地铁隧道工程成功完成。一个月后,左线隧道掘进至黄河南岸河堤,标志着该区间成功实现双线隧道穿黄作业。
从迎门滩站盾构始发井进入迎马区间左线隧道,记者沿着搭建在隧道壁上的狭窄施工栈道前行。在经过一段大转弯后,隧道向黄河南岸马滩站方向延伸。随着不断深入,隧道内的温度越来越高。
记者前行560环(每环1.2米)之后,隧道已深入黄河底部。再往里走400多米,施工声响愈加嘈杂,正在继续掘进的“金城6号”泥水平衡盾构机已在眼前。中铁十六局项目部相关负责人说:“左线隧道至此已穿越黄河,盾构机上方即是南滨河路。”采访中,记者了解到,地铁隧道并非完全水平伸展,而是有一个适度的弯曲,以方便列车启动提速。“金城6号”盾构机目前所处的位置,恰好就是弯曲的隧道的最低点。
据了解,迎门滩至马滩区间右线隧道长约1906米,左线隧道长约1908米,其中左、右线下穿黄河段长度均为404米。2014年11月1日,迎马区间正式开始施工,由我国自主研发生产的泥水平衡盾构机“金城5号”从黄河北岸迎门滩站始发;2015年4月18日,“金城6号”泥水平衡盾构机同样从迎门滩站始发,向马滩站方向掘进。
说起隧道的建设,中铁十六局项目总工程师戴兵说:“迎马区间盾构施工需长距离穿越黄河上游高富水、大粒径、高硬度砂卵石地层,有大量的漂石存在,盾构工法受底层条件与水文条件,以及隧道涌水、涌沙等风险影响,穿黄段盾构施工也曾被国内知名专家定义为‘世界性技术难题’。”
在迎门滩施工场地大门的左手边设有一个展架,展架上摆放着盾构机掘进时挖出来的卵石以及被卵石击碎的盾构机刀片、刀头。“一方土里的卵石含量在85%至90%之间,挖出来的大的卵石粒径一般在60公分左右。”戴兵说。
盾构机掘进到湿地公园水域时碰到了采砂坑,采砂后留下的巨大沙坑和围绕在沙坑周围的卵石将盾构机刀头卡死。“人工带压清仓,为了不影响施工进度,只能采取这一措施,也是唯一的措施,我们的工作人员承受着高于大气压力两倍以上的压强进入机舱,徒手清理卡在刀盘内的卵石。”戴兵说,“盾构机在井下掘进最快的时候一天能掘进12米,遇到卵石聚集的时候一天下来最多掘进4.8米。”
经过参建各方的共同努力,“金城5号”、“金城6号”泥水平衡盾构机先后下穿银安路、黄河北岸中间风井、北滨河路、湿地公园,即2015年12月31日“金城5号”盾构机成功穿越黄河河道后,“金城6号”盾构机也于今年1月30日顺利完成迎马区间下穿黄河作业任务。至此,迎马穿黄区间双线隧道成功实现双线穿越黄河,为1号线一期工程及后续地铁穿黄项目建设提供了大量成功经验。
据悉,根据下一步施工计划,“金城6号”盾构机在抵达黄河南岸后,将继续向马滩站掘进,预计将于今年10月实现迎马区间双线隧道贯通。