这四条新地铁线,都有着不平凡的建设历程:80台盾构机安全穿越房屋700多栋,下穿高铁2次、铁路7次、高速公路9次、河流36次,均无一损坏……一个个世界级的工程难点逐一被广州地铁建设者攻克,一个个全新的施工技术在全国首次应用,一个个建设记录被广州地铁不断打破。最终创下了多个首次:首条岩溶上的地铁、首条下穿高铁路基隧道、首次应用大盾构。

 

　　广州地铁,正乘着十九大的东风,以满足人民群众对美好生活的向往为使命,开足马力,以新发展理念砥砺前进,密织城市轨道交通线网。

 

　　院士专家支招

 

　　建成国内首条岩溶上的地铁

 

　　要数今年开通的四条新线中,地质风险最大的当属九号线一期。广州地铁曾对这条地铁进行岩土工程勘察时发现,打下3353个钻孔,溶洞、土洞的见洞率居然高达43.4%,平均钻两个孔就几乎有一个发现溶洞或者土洞,在岩溶发育最强烈的花都广场和广州北站,见洞率高达60%。国内地下工程权威、中国工程院院士钱七虎用“异常复杂”4个字来形容该线路的地质状况,他说:“花都区的地质异常复杂,整条20公里长的地铁线都在岩溶上,这是全国第一条。”

 

　　为了最大限度控制因溶土洞产生的涌水风险,2010年,广州地铁专门邀请两位中国工程院院士和十多位全国知名地质专家联手“会诊”九号线一期工程地质风险。按照专家“处方”,地铁建设者们在勘察规范的基础上,对勘探孔进行了钻孔加密、加深,在车站周围每3米就打一个钻孔,最密地段加密到2米,密度是规范的10倍以上,全线累计打下了3353个钻孔。

 

　　九号线同时还采用地下同位素测试技术,对地下水的流向流速进行测试。对于已探明的地下溶洞,地铁建设者们采取灌浆的方法填充把空洞“装满”,全线溶土洞处理累计注浆约43万立方米,可灌满171个国际级竞赛游泳池。

 

　　掘进零隆起

 

　　国内首条下穿高铁隧道成功贯通

 

　　2017年1月18日,九号线广州北～花城路区间隧道成功下穿武广高铁和京广铁路,全线最大工程难题终被攻克,该隧道成为了国内首条下穿高铁路基的地铁盾构隧道。

 

　　据了解,该区间盾构需下穿设计时速350公里的武广高铁4条股道及站台雨棚、时速160公里的京广铁路6条股道等,隧道外轮廓距高铁站台雨棚柱桩基础最近只有1.2米。换句话说,地铁盾构隧道距离高铁路基是“近在咫尺”,一旦施工稍有不慎,将会对繁忙的武广、京广两条铁路大动脉造成不利影响。而地铁隧道下穿高铁路基和无砟轨道在国内没有先例,更谈不上有任何经验可以借鉴。在浅埋段上面砂层下面灰岩的岩溶区施工特别容易出现沉陷事故,更将无法满足高铁沉降控制要求,使得盾构施工更是难上加难。

 

　　困难摆在面前,总要想办法解决。从2010年开始,下穿武广高铁设计方案历经6年研究和6次优化调整,经过中国工程院钱七虎、卢耀如、王梦恕等3位院士和中国勘察设计大师史玉新等专家的严苛把关,最终确定地铁施工对高铁的沉降控制要求为不能超过5毫米,绝对不能出现隆起现象,远高于国家相关规范中的“盾构法隧道地表沉降控制值为30毫米”的要求。

 

　　为此,广州地铁和参建各方研究出“先对铁路路基进行加固,盾构在加固体内下穿铁路路基”的方法,创新采用了“全方位高压喷射施工法”(简称MJS),在盾构穿越武广高铁、京广铁路下方隧道约100米长的地层中累计完成112根MJS桩,最终成功下穿铁路,高标准实现了“沉降不超过5毫米、绝对不出现隆起”的严苛要求。

 

　　四号线南延段

 

　　广州地铁首次使用1200吨大盾构

 

　　2016年6月27日,随着直径达11.67米、重达1200吨的“巨无霸”盾构机在南沙客运港站破洞而出,广州地铁建设史上首个大盾构区间在历时8个月的艰苦掘进后终于顺利贯通。据了解,该盾构主要在四号线南延段南横～南沙客运港区间中的中间风井～南沙客运港站区间使用,由于淤泥层发育,尤其是后半段淤泥层最深达30米,采用埋深较深的大盾构,隧道的基底可穿透淤泥层且隧道抗推刚度大,不易受周边地块开发及地下水位下降的影响,能最大限度确保隧道不变形,为地铁运营消除安全隐患。

 

　　不过,大盾构的施工困难却远超普通盾构。据了解,这台“巨无霸”长98米,总重1200吨,仅单刀盘重量就达240吨。如此庞然大物要深埋地下施工,管片的拼装和掘进都极为不易。为了推进该区间隧道掘进任务,地铁建设者们通过新增一节台车作为调运拼装口字件使用,以便达到盾构掘进和口字件能同时施工的功能;在施工图设计阶段提前制订了淤泥层处理原则,还合理调整掘进参数和同步注浆,并及时对壁后进行二次注浆加固,地面做好监测和巡视,最终确保了区间顺利贯通。

 

　　知识城线和十三号线

 

　　加密勘探加爆破瓦解硬岩孤石

 

　　除了淤泥、溶洞是地铁建设的“天敌”外,硬岩、孤石的难度也不容小觑。盾构开挖隧道期间,如果遇到强度比较大的硬岩、孤石,一旦处理不当,盾构机将短则数月、长则一年甚至更久卡在隧道无法动弹。十四号线知识城线和十三号线都遭遇了硬岩、孤石的挑战。但是地铁建设者通过一系列技术措施,最终保证了施工的顺利进行。

 

　　知识城线:

 

　　一米一孔对孤石加密补勘

 

　　十四号线知识城线的新南～枫下盾构区间遭遇了强度和硬度更大的孤石阵。据统计,短短500米的隧道,盾构机硬磨通过期间未探明的孤石就达到了33处之多。

 

　　地铁建设者通过1米一孔的方式对孤石加密补勘,并对发现的1处孤石群、3处孤石和50米基岩凸起进行提前爆破处理,盾构掘进时累计开仓7次、更换刀具195把。

 

　　除此之外,建设者们还同时采用衡盾泥带压开仓、孤石加密补勘、旋挖钻机清除孤石、旋挖钻在盾构机刀盘前方钻孔成槽、刀盘前方爆破施工、新南中桥拔桩方案等一系列技术措施保证施工顺利进行,2017年5月28日该区间终于双线贯通。

 

　　十三号线:

 

　　新技术对硬岩有效进行爆破震动

 

　　无独有偶,夏园～南岗区间是十三号线首期最后一个贯通的区间,也是全线施工难度最大的区间之一。该区间隧道全长4936米,局部岩石强度高达198兆帕,相当于普通建筑混凝土硬度的6～7倍。

 

　　为此,地铁集团成立了6个党员攻坚小组,与参建单位一起研究出分别对双线隧道增加245米的暗挖空推段的方法,在一定程度上缩短盾构掘进里程和施工时间,同时采用了“隧道掘进聚能水压光面爆破新技术”对硬岩有效进行爆破震动,并根据现场情况使用进口耐磨的庞万利刀具和进口泡沫剂。

 

　　在新技术下,掘进工效由原来1天不到1.5米提高1倍,换刀频率也由最初3米换1次到18米换1次,大大减少了开仓换刀的时间,最终顺利啃掉硬岩。至此,年底开通的四条新线盾构机全部贯通、隧道全部贯通,为后续施工奠定了坚实基础。