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决战“英雄山”——二公司深圳地铁6号线羊台山隧道施工侧记

 作者:向莉莉 潘汝锋          浏览次数:  时间:2019-05-10 09:24:30  【字体:

77年前,依靠羊台山重要的地理位置优势,东江纵队游击队员和当地群众成功地将茅盾、邹韬奋、何香凝等著名爱国人士救出,隐蔽到羊台山山区。羊台山也因此被称作英雄山。

77年后,两台能“啃”硬石头的双护盾TBM从羊台山穿过,成为了深圳地铁6号线的建设英雄。

4月23日,号称国内地铁TBM施工“第一硬”的深圳地铁6号线羊台山隧道双线贯通,这也标志着深圳地铁6号线全线贯通。

TBM施工——摸着石头过河

羊台山隧道是深圳地铁6号线控制性工程和关键节点,隧道全长3.29公里。隧道施工采用了“务实号”和“求理号”两台双护盾TBM施工,这是中国铁建首次在深圳使用TBM施工。此前羊台山隧道曾计划采用矿山法施工,因岩层的不确定性以及下穿广深港铁路不宜使用爆破施工,最终隧道双线共4.4公里采用TBM施工。

由于TBM施工没有成熟的可借鉴的经验,项目施工团队从盾构机选型开始,逐步进行摸索,多次召开TBM设备选型及施工策划专题会。

为应对复杂地质条件,二公司专门成立了项目攻关团队,在TBM的设备结构设计、系统控制优化、辅助功能设置等多个方面进行针对性设计和优化。针对羊台山的硬岩地层,他们优化刀盘布置,增加刀刃数量和加强刀盘结构耐磨设计,正面滚刀刀间距优化至78毫米,提高了刀盘的破岩效率;由于羊台山隧道 TBM 掘进方向坡度基本向下,他们还为“务实号”和“求理号”双护盾 TBM 专门配置了大流量排水系统。

此外,量身定制双护盾TBM还可以实现掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业,具有施工速度快、掘进精度高、噪声污染小、安全性高等优点。

为确保工程的顺利进展,实现工期目标,公司管理人员深入参与双护盾TBM工厂制造的全过程。项目采用TBM操作人员提前介入、提前培训的方式,为后续施工的顺利进行奠定基础。

虽然项目有了充足的准备,但是开始掘进后,该项目TBM分部经理华伟雄却发现了新的问题。他发现管片拼装出现错台,虽然错台率在可允许范围内,经过后期处理也能达到质量标准。但他深知,如果这个问题不解决,不仅会降低施工速度、提高施工成本,而且会使隧道的质量打折扣。

华伟雄组织大家召开了数十次会议,最终发现:一方面是因为管理人员对拼装双护盾TBM管片的了解不深,存在一些错误的认知;另一方面是因为管片拼装工人没有拼装双护盾TBM隧道的经验,操作不熟练。为此,从TBM分部管理人员到工人,大家利用空闲时间集中学习,管理人员多次到管片拼装处做示范等,最终解决了这一问题。

值得一提的是,TBM施工工效,以及隧道一次成型等特点是矿山法施工所不能比拟的。

挑战国内最硬地层

羊台山隧道的岩石属于花岗岩,据国内相关资料显示,这是目前国内使用机械施工的地铁隧道遇到的最硬地层。华伟雄比喻说,羊台山隧道的TBM掘进施工相当于在一块大石头里挖了个洞。

地层到底有多硬?盾构掘进过程中遇到最硬的岩石强度达到了210兆帕,相当于在小拇指肚上放2000多公斤的重物。在普通地层,采用的土压平衡盾构机在掘进过程中,每分钟刀盘转动1.5圈就能保证掘进任务的正常进行;而对于羊台山隧道的高强度硬岩,TBM的刀盘每分钟需要转6圈以上,才能对坚硬的岩石起到破碎作用。

硬岩地层导致TBM在施工掘进中换刀非常频繁,一个刀盘40把刀,遇到岩层坚硬或者隧道埋深较深,每天更换五六把刀是一件很平常的事。在此次盾构机出洞前,华伟雄表示,“仅4月17日一天,就更换了7把刀。”此外,因为硬岩地层,“务实号”和“求理号”一对双胞胎的故障率要比同类设备高出20%-30%。

在掘进中,“务实号”和“求理号”这对双胞胎多次遇到了断裂带。断裂带岩层破碎,可能会造成掘进过程中的塌方、涌水等危险,为此项目采用超前地质预报的方式,在TBM前端地层里打孔钻探,监测是否有水,来保障掘进安全,成功化解了卡刀盘和卡盾、水淹等施工风险。

除了地层对施工造成的难度,隧道施工还需要下穿广深港高铁既有线路、机荷高速公路、西气东输次高压燃气管道等。

广深港铁路为高速铁路,目前每日开行旅客列车108对,在客流高峰期每5~10分钟就有1 对“和谐号”高速列车开行。

为确保安全穿越,在该隧道施工之前,项目协同广铁集团相关部门多次请到国内顶尖水平的专家对下穿方案进行论证。项目在下穿前还通过做测算实验、增加监测点等方式,进一步保证了TBM安全下穿广深港高铁隧道。最终,TBM施工完成后,经检测没有对广深港客专隧道结构造成影响,实现了安全下穿。

火力全开抓生产

2016年5月在股份公司南方区域指挥部的战略调整下,综合考虑中国铁建大桥局二公司具有多年的地铁盾构施工经验,且已有锦屏水电站项目和神华新街项目的TBM施工经验,决定由二公司进入该项目进行施工。

当二公司施工团队进场后,发现由于设计不稳定、施工图纸不到位、拆迁难等外部因素导致项目迟迟无法进入正常施工,项目面临工期越来越紧张的困境。为尽快打开现场施工局面,项目部现场管理人员分为了土建施工工作组、TBM工作组和对外协调组。三个小组精准管理、分工明确、瞄准方向,使项目的工作局面变被动为主动。

羊台山隧道混合所施工作业点三面环山,一面是运营中的机荷高速公路。在这样的环境下,项目施工的物料无法进入场地,而现场的渣土也不能外运,安装钢支撑的大型吊装设备因无法进场,现场基本处于停工状态。

为了克服运输受限对项目施工的不利影响,打开混合所的施工局面,项目返聘暗挖施工经验丰富65岁的彭向生,他带领几十名工人发扬“愚公移山”精神,肩扛每袋约70斤重的渣土运到几百米外山坡上的临时弃土场,每天往返数十趟,一万多方的土方就靠着这种原始的方式运走了;三道钢支撑总重约为四十多吨,也是他们喊着号子,穿过狭小的涵洞,在仅有2米宽的“羊肠小道”上奋力运到了施工现场。

项目通过倒排工期,将工筹精确到每一天、每一道工序需要完成的工作量。每天晚上现场人员必须召开碰头会,研究现场当天的实际施工完成情况和遇到的相关问题,及时发现、及时解决。

项目书记吕祥成表示,“每块责任田都建立了工作微信群,项目领导下达任务指令、现场的施工情况等都能在群里一览无余”,这样就能让相关人员及时了解情况,从而缩短了信息传递的时间。

项目经理陈博带领项目管理人员,本着“上场就是决战”的理念,经过近三年艰苦卓绝的奋斗,啃下了这块硬骨头。

2018年4月,以色列轨道交通公司(NTA)CEO尤达·巴昂参观了正在施工的TBM后,发出感叹“Very good!”

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