兰州轨道交通开建两周年丨1号线一期工程全

兰州轨道交通

  年3月28日,兰州轨道1号线一期工程全线开工。两年来,地铁建设者们克服世界级的难题,让巨龙成功穿黄,让巨龙正在穿越城市。在轨道交通全线开工两年之际,本报记者再次深入施工现场,和你一同见证轨道交通两年来的重要时刻,从不同侧面领略城市新名片的风采。

今年兰州轨道1号线一期工程的总体目标是:年底实现全线隧道贯通。在施工中会遇到侧穿小西湖立交桥、下穿张掖路步行街、穿越密集的建筑群等难题。为确保工程安全稳步推进,建设者们根据不同的区间制定了详细的方案。

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侧穿小西湖立交桥

  七里河至小西湖区间属1号线一期工程土建二标8工区,施工单位为中国铁建大桥工程局集团有限公司。据中铁建大桥局项目部书记邹积慧介绍,该区间右线长米,左线长米,盾构机自七里河站始发,前行约米后,需从小西湖立交桥两侧桩基群中侧穿通过。

  “侧穿小西湖立交桥,是1号线一期工程全线仅次于穿黄的一级风险工程。”邹积慧说,七小区间隧道最大埋深约24米,侧穿小西湖立交桥段隧道拱顶距地面约18米,而立交桥的桩基群恰好在隧道的腰线上。“实际上,盾构隧道如果位于桩基底部的上方,施工难度会小很多,因为盾构施工过程中对上方土体的扰动最大。”

  据邹积慧介绍,七小区间需多次侧穿小西湖立交桥主桥及引桥的桩基群,隧道与最近的7根桩基水平距离仅0.5米,盾构穿越过程中,大桥仍需正常通行。与此同时,侧穿段地质条件为砂卵石,卵石含量高且含水丰富,施工难度巨大。

  邹积慧说,侧穿小西湖立交桥,盾构掘进最忌慢速推进,因为速度过慢,地下水会在压力作用下向掌子面聚集,严重情况下盾构螺旋输送机部位可能会出现喷涌,导致上方土体失稳而出现空洞,进而影响大桥桩基的稳定,后果不堪设想。“盾构掘进不但要平稳,还要快速通过,盾构推进速度一定要快过(地下)水(渗流)的速度。”

  据邹积慧介绍,为了确保侧穿小西湖立交桥施工安全稳定快速地完成,中铁建大桥局项目部已制定详尽的专项施工方案。其中,在盾构机选型方面,承担七小区间掘进的“金城九号”、“金城十号”盾构机主驱动大盘均增加了一个马达,以此增大盾构机的额定扭矩和脱困扭矩,“简单地说,就是增加刀盘的破碎率,遇到大粒径的卵石,可以直接破碎。

  同时,侧穿小西湖立交桥前,在大桥桩基范围内进行地面注浆加固处理。在掘进过程中,还会根据实际情况随时跟踪注浆,确保隧道周围土体的稳固。

  此外,为确保盾构穿越过程中大桥的安全稳定,在施工前,中铁建大桥局项目部还将对小西湖立交桥进行预顶升处理,即在桥墩两侧通过特质钢支架对箱梁进行支撑。“预顶升处理就是为了以防万一,即便出现最坏的情况,也就是施工过程中对桩基造成影响,大桥桥墩以上部位也不会受到影响,桥面、匝道仍能不受影响正常通行。”

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下穿张掖路步行街

  受客观地形条件限制,兰州轨道交通1号线一期工程主要线路沿东岗路、西津路这一东西向交通要道布设。如果说土门墩至文化宫段、东方红广场至东岗段区间隧道地处城市主干道、施工难度极大,那么,西关十字至东方红广场段,区间隧道穿行于张掖路步行街、武都路、静宁路与庆阳路十字,周边建筑物极为密集,掘进条件则更加困难。

  承担这两个区间施工任务的中铁二十一局项目部工程部长李鹏辉说,在西关十字至省政府区间的三大风险源中,就包括下穿张掖路步行街。据介绍,该区间隧道埋深最大约30米,步行街基础底部,在区间隧道顶部约10.6米处,“张掖路步行街属于长方形的单体建筑,下穿施工过程中,极易出现不均匀沉降。”另外,从西关十字向东,1号线地下施工又要面临着号称“世界级难题”的红砂岩地质,更加增大了下穿步行街的施工难度。

  “省政府至东方红广场区间还要穿越密集的建筑群,掘进难度比西省区间更大。”李鹏辉介绍说,盾构机从省政府站始发后不久即要“转弯”,斜穿武都路、静宁路与庆阳路十字,而该地段建筑物极为密集,且许多建筑为老旧的楼宇。“事实上,盾构穿越高楼的施工难度要比老旧楼区小很多,虽然老旧楼宇建筑高度低,但地基也更加薄弱,同时这些老旧楼宇多属砖混结构,更易受到盾构掘进过程中的扰动影响。”李鹏辉说。

  那么,穿越如此密集的建筑群,施工过程中需要注意哪些事项?中铁二十一局项目部盾构队队长张盛林表示,西省、省东区间盾构施工必须平稳推进,“在掘进前50米就要对施工条件做好研判,根据实际情况调整好注浆量和盾构机掘进参数,严格控制盾构出土量,所有的工序必须按照科学的方案平稳进行。”

两 大 难 题

难题1

“从目前掌握的技术资料看,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。”中国工程院院士钱七虎说。

难题2

“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。这就是红砂岩的特性。”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说。

多方携手

破解难题红砂岩地质难题

  采访中记者了解到,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。

  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。

  经过商讨,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。

基坑深度加深

新问题又来了

  “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,险情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。”险情排除后,工程师们开始了对施工方案的调整,经过一夜商讨,新的施工方案终于确定。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。

  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。

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值得铭记

国内首条穿黄地铁隧道完成

  年12月31日,是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。记者前行环(每环1.2米)之后,隧道已深入黄河底部。再往里走多米,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米,左线隧道长约米,其中左、右线下穿黄河段长度均为米。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;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,继年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。

遗留问题卡脖子

 除了工程建设过程中的地质难题,征地征收遗留问题、管线改迁也成了牵绊我市轨道交通建设的难题。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了控制性节点,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停滞了近7个月。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,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。

  同样困难的还有位于城市心脏地带的省政府站。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。年8月4日,随着城关区公安分局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。

  城市客厅下的蜘蛛网

  全线27千米的地下管线迁改是仅次于征地征收的第二大准备工作。在项目建设中,这项工作在不同程度上影响着施工进展。

  赵随义,中铁二十局项目部综合办公室负责人。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。

  “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,协调起来难度非常大。”赵随义说。问题叠着问题,困难加着困难,为了不影响整体工期,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。

1号线一期工程全线隧道年底贯通

  管线改迁、征地征收、下穿黄河、红砂岩地层……这一切都给兰州地铁施工带来了不可预知的困难。经过建设者们两年的奋战,目前奥体中心站、世纪大道站、马滩站、土门墩站、西客站站和东岗站等14座车站主体结构已封顶,17台盾构机正开足马力全力掘进,其中有5个区间已双线贯通。今年的总体目标:年底实现全线隧道贯通。

  兰州轨道交通1号线一期工程全线长约26.公里,耗资近亿元,工程范围为陈官营——东岗段,东西横贯中心城区,从地下将城关、七里河、安宁、西固四区串成一条地下巨龙,共设20座车站,在陈官营设停车场,其中将两穿黄河,年3月28日全线开工建设。两年来,建设者们克服了管线改迁、征地征收、下穿黄河、红砂岩地层等等困难,其中不少困难是建设者们从未遇到过的。为顺利推进轨道交通建设,我市从全国请专家研究会诊,解决穿黄、复杂的地质结构等问题。经过建设者们两年的奋战,目前奥体中心站、世纪大道站、迎门滩站、马滩站、土门墩站、西客站站、西站十字站、七里河站、小西湖站、文化宫站、西关十字站、盘旋路站、拱星墩站、东岗站等14座车站主体结构封顶。东部市场站、焦家湾站主体结构完成72%,五里铺站主体结构完成41%,东方红广场站完成首块底板浇筑;陈官营站、省政府站开始主体结构土方施工。

  地铁建设不同于其他道路建设,从地面看,施工现场看不到施工者,看不到大型挖掘机,但是地下却是一片火热。两年来,建设者们几乎没有节假日,每天奋战在地下,目前17台盾构机正开足马力全线掘进,已累计掘进米,占总量的37.1%;暗挖区间开挖完成米,占总量的80.8%;盾构隧道管片预制累计完成环,占总量的56.7%。已有世纪大道至迎门滩、土门墩至西客站、盘旋路至五里铺、拱星墩至东部市场、西站十字至七里河等5个区间实现双线贯通。

  值得一提的是,今年1月30日,国内首条下穿黄河地铁隧道工程——兰州轨道交通1号线一期工程迎门滩至马滩区间左线隧道掘进至黄河南岸河堤,继年12月31日右线隧道首次穿越黄河后,该区间成功实现双线隧道穿黄作业。另外,东岗车辆基地、陈官营停车场建设累计完成69%,各单体建筑主体结构基本完成,已全面展开各类管线铺设、机电设备安装及装饰装修施工。今年1号线一期工程总体目标:年底实现全线隧道贯通。

来源:兰州晚报









































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