9月7日,由中交三航局廈門(mén)分公司承建的福建省首個(gè)雙模盾構(gòu)區(qū)間——福州地鐵4號(hào)線林浦站至城門(mén)站區(qū)間(以下簡(jiǎn)稱“林城區(qū)間”)雙線順利實(shí)現(xiàn)貫通目標(biāo)。
林城區(qū)間為單線單洞設(shè)計(jì),左線長(zhǎng)約2183米,右線長(zhǎng)約2173米,盾構(gòu)機(jī)從林浦站大里程端始發(fā)依次下穿福泉快速路、連坂村、三環(huán)線、城門(mén)村后到達(dá)城門(mén)站。隧道兩端均為軟土地質(zhì),中間洞段則為硬巖地質(zhì)。
值得關(guān)注的是,為了滿足軟硬交替變化地層的施工需求,一臺(tái)為福州地鐵量身定制的雙模盾構(gòu)機(jī)——“三航盾6”應(yīng)運(yùn)而生。它集土壓平衡(EPB)和硬巖掘進(jìn)(TBM)兩種功能模式于一身,可實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)模式轉(zhuǎn)換,既是中交集團(tuán)首例,也是福建省首例。
盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖直徑為6.47米,整機(jī)長(zhǎng)達(dá)125米,總重達(dá)650噸,足足有兩層樓高。和常規(guī)單一模式的盾構(gòu)機(jī)相比,“三航盾6”的“軟硬兼施”體現(xiàn)在既能以EPB模式滿足軟土地層和上軟下硬地層掘進(jìn),又能以TBM模式實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離超硬巖地層掘進(jìn)。
為保障盾構(gòu)施工,地鐵工程處與研發(fā)單位通力合作,開(kāi)展聯(lián)合科研攻關(guān),就各種技術(shù)難題進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。施工過(guò)程中,地鐵工程處主要負(fù)責(zé)盾構(gòu)法區(qū)間隧道施工及始發(fā)接收相關(guān)事宜,項(xiàng)目部負(fù)責(zé)管片供應(yīng)、渣土外運(yùn)、對(duì)外協(xié)調(diào)等工作,合力攻堅(jiān)確保了盾構(gòu)施工的順利進(jìn)行。
千方百計(jì)“啃硬骨頭”
盾構(gòu)機(jī)穿越長(zhǎng)度近1.3公里的全斷面硬巖,是施工過(guò)程中最大的重難點(diǎn)。巖層硬度最高達(dá)193兆帕,幾乎達(dá)到了堅(jiān)硬如鐵,盾構(gòu)施工充滿挑戰(zhàn)。
地鐵工程處和項(xiàng)目部多次邀請(qǐng)專(zhuān)家對(duì)施工方案進(jìn)行科學(xué)論證,對(duì)掘進(jìn)參數(shù)匹配性、刀具失效形式及磨損機(jī)理展開(kāi)試驗(yàn)及分析,確定最合理的參數(shù)控制范圍,有效降低了石渣石粉含量及刀具磨損速度。
施工過(guò)程中,根據(jù)地層情況,嚴(yán)格控制掘進(jìn)參數(shù),且每推進(jìn)三環(huán)就進(jìn)倉(cāng)檢查刀具,并對(duì)管片環(huán)號(hào)、點(diǎn)位及施工流程等進(jìn)行嚴(yán)格控制,對(duì)管片壁后的建筑空隙采用跟葡萄大小的石頭(豆粒石)進(jìn)行填充灌漿,有效提高管片壁后回填密實(shí)度,避免了成型隧道軸線偏差、管片錯(cuò)臺(tái)及滲漏水等質(zhì)量缺陷。同時(shí)采用HSP聲波反射法地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù),對(duì)開(kāi)挖面前方不良地質(zhì)體進(jìn)行預(yù)測(cè)以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。
鋼鐵巨龍“華麗變身”
林城區(qū)間雙模盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中需完成兩次模式轉(zhuǎn)換,先進(jìn)行EPB 到TBM模式轉(zhuǎn)換,再由TBM到EPB 模式的轉(zhuǎn)換,并最終順利完成盾構(gòu)機(jī)接收。其中,左線盾構(gòu)機(jī)于2020年4月完成EPB 到TBM的模式轉(zhuǎn)換,這是該類(lèi)型盾構(gòu)機(jī)在福建省內(nèi)首次成功完成洞內(nèi)模式轉(zhuǎn)換。
左線盾構(gòu)機(jī)完成硬巖段的掘進(jìn)施工后,根據(jù)施工組織需進(jìn)行TBM到EPB模式轉(zhuǎn)換,但目前國(guó)內(nèi)該類(lèi)型的雙模轉(zhuǎn)換施工參考實(shí)例較少。確定最佳轉(zhuǎn)換點(diǎn)是模式轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵,盾構(gòu)經(jīng)理王建忠?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)結(jié)合現(xiàn)有的盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)、姿態(tài)控制以及地質(zhì)情況等資料進(jìn)行分析。在一次次的模擬實(shí)驗(yàn)和地質(zhì)補(bǔ)勘中,他們確定下了在出硬巖段5米處為最佳轉(zhuǎn)換點(diǎn),該處開(kāi)挖面穩(wěn)定,且符合模式切換安全性的最小距離。
模式轉(zhuǎn)換前,地鐵工程處召集專(zhuān)家研究,對(duì)相關(guān)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底培訓(xùn)、模擬模式轉(zhuǎn)換操作教學(xué)等,組織參建各方召開(kāi)專(zhuān)項(xiàng)條件驗(yàn)收,梳理各項(xiàng)準(zhǔn)備工作,確保萬(wàn)無(wú)一失。歷經(jīng)15個(gè)日夜不間斷操作,“三航盾6”正式由EPB模式轉(zhuǎn)換為T(mén)BM模式。該掘進(jìn)模式的轉(zhuǎn)換節(jié)省了人力、物力,極大縮短施工工期,有效保障后續(xù)施工進(jìn)度。
創(chuàng)新工藝“洞內(nèi)拆機(jī)”
盾構(gòu)機(jī)接收是盾構(gòu)施工的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)操作是將破洞門(mén)后的盾體停放在接收井,在戶外進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的拆除吊裝工作。但接收井的凈長(zhǎng)度僅有9.7米,而“三航盾6”盾體長(zhǎng)達(dá)10.6米,遠(yuǎn)超接收井長(zhǎng)度,不符合常規(guī)接收條件。
地鐵工程處創(chuàng)新改變接收方式,在盾構(gòu)機(jī)破洞門(mén)后,采用人工直接在洞內(nèi)進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)拆卸工作。這對(duì)項(xiàng)目的安全管理和施工組織都是極大的考驗(yàn)。
為此,地鐵工程處制定更精細(xì)化的現(xiàn)場(chǎng)管理措施,對(duì)拆裝工人進(jìn)行多次安全交底,在洞口安裝洞門(mén)密封裝置,以防止地層及管片壁后漿液流失,進(jìn)而保證洞內(nèi)施工環(huán)境安全可靠。拆卸過(guò)程中,使用軸流風(fēng)機(jī),保證作業(yè)區(qū)的空氣流通,確保了拆卸工作安全有序完成,為區(qū)間施工畫(huà)上圓滿句號(hào)。
據(jù)了解,林城區(qū)間作為福建省首個(gè)雙模盾構(gòu)雙線貫通的區(qū)間,為福州地鐵4號(hào)線下一階段的施工打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),林城雙模盾構(gòu)區(qū)間作為國(guó)內(nèi)少數(shù)雙模盾構(gòu)施工成功案例,為中交集團(tuán)后續(xù)雙模盾構(gòu)機(jī)施工作業(yè)提供了實(shí)踐案例支撐。
責(zé)任編輯:趙睿
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