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北京地铁14号线明年穿朝阳公园湖不抽水不换刀万芳

发布时间:2020-02-14 12:20:56 阅读: 来源:餐椅厂家

北京地铁:14号线明年穿朝阳公园湖 不抽水不换刀

昨天上午,在位于蓝色港湾南侧的地铁14号线工地里,有着5年 驾龄 的盾构机手汪健正驾驶着盾构机,在地下10米逐渐向朝阳公园湖底逼近。从12月6日开始的穿湖试验,60米的距离,盾构机走了近10天。一切顺利的话,本周会正式下穿朝阳公园北湖,这也是2020年前北京的最后一次穿湖地铁工程。

穿越朝阳公园北湖和南湖,总长度达到2.4公里。 头顶 是150万立方米的水体,相当于1/3的昆明湖。这么庞大的水量,很难再像此前地铁下穿玉渊潭那样把湖水抽干,只能不抽水长距离穿湖,这是北京地铁建设史上的首次尝试。

现场探访

不抽水穿越中途 不换刀

矢志攻坚,穿湖不畏艰险;精心管控,成效源自当前。 在14号线19标工地里,即将下穿朝阳公园北湖的右线隧道上方,写着这样的标语。

14号线19标段以刚刚封顶的枣营车站为始发点,两台地铁盾构机从车站下井,一前一后向北掘进,朝着穿越朝阳公园北湖的方向缓慢前进。

11月8日先行始发的右线盾构机,已经掘进350米即将进入湖底,左线盾构机本月初开始推进。尽管参与过南水北调、地铁大兴线等多次战役,汪健这次碰上的可真是块 硬骨头 ,

盾构机巨大的刀盘切下来的土方源源不断地从传送带往后方传去, 每前进一环,出土量是41立方米,正好装3个半车斗;需要注浆约2.8立方米,以填满盾构隧洞和周围土体的缝隙,完成加固。 汪健介绍说。

据介绍,即将穿越朝阳公园北湖确定为不抽水盾构穿湖,因此盾构穿湖得一气呵成,中途不能换刀。 换刀就必须在盾构机的位置挖竖井下去换刀盘,意味着还是得抽排湖水。

60米试验段实现 微扰动

12月12日,记者在现场看到,右线已经掘进到260环,每环1.2米。

在203环的时候正式进入试验段。市政四公司项目副总工史磊磊告诉记者,三百吨重的庞然大物在湖底掘进,还不能对湖底进行防渗、土壤加固等各种施工,因此要求严格控制施工沉降,以避免湖底渗漏的风险。

如此精确的控制指标经过了周密的验证。史磊磊说,在到达湖底的100米之前,盾构区间设定了60米的试验段, 我们本来是想做得更长一些,但是现场条件有限。 通过对试验段的掘进,技术人员密切监测土层变化,得出穿湖盾构最稳妥的控制指标。史磊磊说,通过对盾构施工参数的科学制定,最终测算沉降只有3毫米, 真正实现了对土体的 微扰动 。而试验段与湖底的土层有连续性,提前摸准了 脾气 ,穿湖施工才有足够的把握。

4 次穿湖总距离达2.4公里

湖水平均深度达到2.2米,盾构机挖掘出的隧道顶部距离湖底为7.6米至10米。 据介绍,盾构机将在离地面12米左右的深度掘进。一次穿湖要挖出上下行两条隧道,盾构机需要4次穿湖,总距离达2.4公里。

根据方案,盾构机从枣营站下井始发后,先向北掘进,两台盾构机先后挖掘出列车上下行方向的两条隧道。而抵达北段东风北桥站之后,盾构机被吊运出地面再度回到起点枣营站,向南侧的朝阳公园站掘进。

方案确定为两台盾构机一前一后,右线盾构先完成穿越,左线盾构机再跟进推进。预计右线盾构明年1月15日左右完成北湖穿越,左线盾构明年2月完成。全部穿湖过程预计在明年8月完成。

工程揭秘

试验段摸着石头过河

在建地铁要求沉降控制在3毫米的情况,通常是在下穿既有线的时候。但是达到这个效果,需要采取一定情况的土体加固。14号线下穿朝阳公园湖,在不抽水的情况下,无法采取任何措施。 我们只能通过对盾构施工参数进行最优化,以减少盾构对土体的扰动,这就需要提前将土压、盾构机推进速度计算出来。 史磊磊说,这就是提前设计试验段的目的。

此前北京也有过地铁盾构穿湖的工程,比如9号线下穿玉渊潭公园湖,但当时施工时对湖水进行了截流。朝阳公园湖可以算是北京市真正意义上的第一次穿湖。 从图纸上看,并没有穿湖的内容,我们只能是摸着石头过河,但实际上 并没有石头可摸。

在没有前期经验可以借鉴的基础上,项目部只能凭着以前穿桥、穿既有线的施工过程和经验做前期准备。 以前在南水北调工程盾构下穿肖家河桥时也做过一个试验段。我们在此基础上把监测的内容更加丰富了一些,监测断面更加优化 ,在与设计单位进行了沟通,共同制定了下穿朝阳公园湖前制定一个监测断面的实施方案,也通过了专家的评审。

为了使试验段与湖底土层具有连续性,项目部选择了距离湖区100米的距离,开始进行监测断面的设定,即 原位试验 试验段本身就是隧道的一部分。

3D试验模拟盾构机掘进

在完成了前期准备工作后,11月9日开始对试验段进行监测布点。12月6日盾构机开始下穿第一个监测断面,其间设定了很多步骤,盾构机的机头到监测断面18米开始采集数据,12米、6米分别采集监测数据;当盾构机尾脱离监测断面6米、12米、18米再分别采集数据。

盾构机是推着土走的,在推动的过程中,也就是在穿越前、穿越中和穿越后,土壤都会变形,我们根据土层位移做了一个曲线,再进行深刻的分析。同时对实际地层和勘测地层进行比对,将挖出来的土壤送到实验室,进行土体实验的分析。 在史磊磊的电脑上,记者看到了一个利用各种试验数据做出的一个flac3D技术模拟图, 我们先有了一个感性认识,再通过实际盾构穿越后对地层的影响,来设定盾构机的推力、推速和扭矩。以最优化的方案平稳地推进,以实现对土体最小的扰动。

地层沉降24小时密切关注

由于要获得各种试验数据,在下穿试验段之前,盾构机的推进速度是每天20环;在试验段,每天推进不到10环。

试验段的盾构施工对沉降达到了预想的控制,但即将开始的正式穿湖未知的风险还是存在。现场技术盾构负责人赵海最近几天都呆在中控室中,密切关注着计算机上的各种数据。

盾构施工在地下,进入到一定的深度还比较暖和,最辛苦的是地面监测的工作人员。 赵海说,最近几天在右线的盾构推进主要放在了夜间。盾构机刀盘快到布设的沉降点之前、到达布设地点以及过后,都需要人工现场测量。 无论是夜里几点,什么时候推到预定地点,他们就得什么时候到现场。

这几天,右线推进已经有三百多米了,洞内相对比较暖和,但左线还只有几十米,离洞口太近温度太低,管线、阀门频繁被冻住。 之前我们把管线拆下来拿到地面加温,现在又采取给管线 穿衣 的方式,各种办法都用了。 赵海说, 你现在进左线去看,台车进洞了,底下的冰柱还没有化。

每条隧道进湖前都要试验

朝阳公园南湖和北湖都有穿湖的工程,但盾构机在下穿时遇到两个湖区的土层并不相同。史磊磊说,南湖风险更大,湖底是沙卵石层,北湖主要还是黏土层,因此需要分别设定试验段。

此外,左线和右线尽管相距并不远,但并不是平行铺设,为了更严谨,也需要在盾构穿湖之前采集数据。

穿越湖区还有两大难点,穿湖意味着隧道有一个往下扎的过程,但北湖穿湖段在平面上正好是一个直径为400米的圆曲线,也就是 既转弯又下坡 。要与湖水 保持 安全距离,又要保证列车能跑得动,坡度设定为28%。。 当坡度超过30%。时,地铁就跑不起来了;盾构机设计的爬坡能力最高也是30%。,也就是说这个坡度设计已经达到了盾构施工的极限。

此外,14号线使用的是A型列车,相比目前北京既有线使用的B型列车2.8米宽的车身,要宽出20厘米,因此对隧道轴线的要求更加严格,盾构操作手在拼接管片时需要提前精确算计。

背景

地铁14号线是北京市轨道线网中一条连接东北、西南方向的 L 型骨干线,线路沿线经过丰台、东城、朝阳三个区。14号线西起丰台区永定河以西的张郭庄,东至望京地区的来广营,线路全长47.2公里。全线共设车站37座,除张郭庄及园博园站是高架站外,其余均为地下车站。

14号线计划分二期开通运营。首开段线路起点张郭庄站,东至西局站,长约12.4公里,计划于明年上半年通车。包括本次穿湖段在内的东段线路计划于2014年年底通车。

盘点

3条地铁的 水下之旅

下穿桥区、下穿既有地铁线,在北京地铁建设史上并不少见,但下穿河湖,迄今为止,14号线是 第三遭 ,但却是最难啃的一块 硬骨头 。记者了解到,北京地界儿上河湖本就不多,地铁线路在设计时也在尽量避开穿湖。在地铁14号线下穿朝阳公园湖之后,到2020年,北京地铁规划方案上,再没有下穿河湖的线路。

9号线下穿玉渊潭 截流半年

地铁9号线军事博物馆至东钓鱼台站区间有400米隧道需下穿永定河引水渠和玉渊潭东湖,这也是北京地铁施工史上第一条从水下通过的隧道。

从2009年11月起至2010年5月,长达半年的时间内玉渊潭东湖变成 无水湖 。在下穿前,施工方先将46万立方米玉渊潭东湖湖水通过市政管网排出,加设检修井,采用盾构施工的办法下穿玉渊潭。施工结束后,再把湖水重新注入。

9号线穿湖最大的难点在于地层,穿越玉渊潭东湖时地下含有大粒径的卵石和漂石,可见的漂石粒径最大为1.7米,盾构机需要经常更换刀盘。此外,由于要下穿既有1号线,9号线埋深近30米,隧道距玉渊潭湖底最深处达30米。为了达到设计要求,列车从军博站出站后就开始走下坡,大概900米到达玉渊潭东湖,然后继续往下走310米,到达最低点。在穿越湖底的隧道时,最大坡度列车前行100米的距离爬坡2.6米。

7号线下穿莲花河 河底防渗

地铁7号线在今年两次成功下穿本市西南部的莲花河。这也是本市地铁施工中首次大断面地下穿河。由于莲花河并非静止,不能像湖水一样抽干再施工。下穿全部采用人工挖掘的方式。

第一个穿河处为东西向的两条隧道下穿南北向的河道,两条地铁隧道分别高6米,宽4米,顶部距离莲花河8米;第二个穿河处为达官营站车站的风道下穿河道,风道宽10米,高13米,形成了本市地铁穿河施工的最大断面,而其顶部距离莲花河仅为4.8米。

所以穿越部分的河底都必须进行防渗铺衬后,地铁才从下方进行 穿越 施工。

14号线穿朝阳公园湖 顶水施工

14号线下穿朝阳公园湖首次不抽水施工,据项目部副总工史磊磊介绍,朝阳公园湖平均水深2.2米,水域面积68公顷,水量达到150万立方米,相当于1/3的昆明湖。如果抽干湖水,不但影响太大,而且经济损失大。

穿湖最大的难点是顶水施工,中途不能更换刀盘,所以要保证盾构机的刀盘开挖面稳定,防止湖底隆起或塌陷。另外一项难点就是控制盾构机的推力。由于路面土压大,湖底土压小,因此盾构机在湖水边缘需精准调整推力,以保证平稳钻入及钻出湖水下方。

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