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攻克世界级地质难题南京宁和城际最复杂路段双线全面贯通
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攻克世界级地质难题南京宁和城际最复杂路段双线全面贯通
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作者：张书瑞 浏览量：2361
日前，素有“地下蛟龙”之称的盾构机从宁和城际TA03标右线接收井内破土而出，标志着宁和城际城南段地质条件最为复杂的铁心桥—春江路站区间(简称“铁—春区间”)双线全面贯通。
在整个施工过程中频频遭遇地下“世界级难题”，地下工程建设者们正凭着“软实力”突破“硬限制”，“啃”下了包含“癌症区域”在内的这块硬骨头。
遭遇“世界级难题”
正在建设的宁和城际一期，是南京第三条过江地铁线，也是江北新区获批后将最早开通的过江轨道交通项目。该线路全长37.53公里，连接南京主城、江北副城、桥林新城，共有19个车站。远期，该城际将延伸至安徽和县，成为南京都市圈轨道交通线网的重要组成部分。
宁和城际一期建设分为“河西试验段”、“江北段”、“江南段”三个部分。其中“河西试验段”年初已经贯通;“江北段”起于天保路站，终点在浦口黄里，去年底开工建设，土建工程要持续到明年6月;“江南段”从永初路站到南京南站的土建工程2015年9月开工。
“江南段”TA03标(一站一区间)在2012-2014年间，仅用25个月，完成了45.2公里的宁天城际一期工程建设，创造了国内一次性建设开通里程最长的城市轨道交通工程的纪录。
TA03标的铁心桥站—春江路站盾构区间(以下简称铁—春区间)，同样面临的是“世界级难题”，中铁电气化局集团有限公司硬是在“豆腐里打洞”、“石头上面挪豆腐”，用“软实力”突破“硬限制”，“啃”下了包含“癌症区域”在内的这块硬骨头。
据介绍，铁—春区间，双线全长2564米，盾构自2015年7月20日始发。这条隧道也是宁和城际一期江南段开工的第一条隧道，埋深15米，直径6.2米。该区间地层起伏多变，也是宁和城际城南段施工条件最艰难的区段。其中上软下硬地层占全线的36.5%，地下水极其丰富，极为不利于盾构施工。
尤其是在春江路与江淮路交叉口以西的140米范围的凹沟段，地质条件极其复杂。经调查，该区域下方为古河道，隧道洞身处于典型的上软下硬地层，上部为南京地区特有的卵砾石夹粉质黏土，且上部建筑物稠密但房屋基础薄弱，不利于盾构施工，对沉降要求更是极高。国内知名专家多次研讨后，一致认为，该区域属于盾构施工的“癌症区域”，且截止目前，在全国范围内，属于首例，无任何经验可以借鉴。
三大“拦路虎”挡在面前
铁心桥地面一带，沿线地面条件复杂，盾构需要经过的地面设施就有铁心桥大街、春江路等主要干道，沿线是大量的简易居民住宅楼、沿街商铺、人工湖等，车流量较大、人员密集、建筑物稠密。
原有的地下基础和设施占用了一定地下空间，加上许多地下管线走向和位置等信息不全，也给地下施工带来难题。中铁电气化局集团有限公司的地下工程建设者们，采用两台海瑞克复合式盾构机进行施工，从铁心桥大街东侧的铁心桥站(江苏省社队工业局对面)始发，往位于春江学校操场内的春江新城站，向西掘进。
施工时对建构筑物和管线的保护是重中之重。处处掣肘、瞻前顾后之下，更大的“拦路虎”还在更深的地下。“铁～春区间”穿越地层极为不利于盾构施工，是宁和城际全线施工条件最为艰难的一段区间，同时又是制约整条线路通车的关键线路。区间共三大“拦路虎”地层：全断面安山质凝灰岩、全断面闪长玢岩、“上软下硬地层”(顶部为可塑-硬塑状粉质粘土、卵砾石夹粉质粘土，下部为凝灰岩)。
打个比喻，上软下硬地层施工就像是在“石头上面挪豆腐”。这种地层占整个标段的36.5%，主要表现为上部是强度及粘聚力很低的土，手指都可以戳入土中很深，且性质分布不均匀;下部则是强度非常高(80MPa)的岩层，用锤锤击数次方可劈开，可见上下地层强度差异之大。在这种地层中推进，盾构机需要时速时缓，对地层的扰动非常大，切割地层的盾构机刀盘的刀具更容易损坏。盾构机通过该段时卵砾石层时，也极易受到扰动塌落产生地层空洞，引起地表沉降。
而在全断面岩石地层中掘进时，盾构机则是震动非常大，人站在地面上能感到明显震动。夜间施工时，不得不通过减小刀盘转速、推进速度，以降低对周围居民的影响。
破解“石头上面挪豆腐”难题
对于地下工程来说，丰富的地下水的威胁非常大，有时候甚至是致命的。
恰恰“铁～春区间”在春江路与江淮路交叉口以西140米的“癌症区域”，地层水特别丰富，主要为基岩裂隙水，部分区段下穿人工湖，其地表水对地层水补给也较为明显。
如何克服这一工程难点问题的根源，确保在“几乎不可能”的条件下安全施工?
在实际施工过程中，项目团队多管齐下，采取了诸多措施，例如削弱工作面地层的稳定性，严格控制地面沉降，增大地面沉降的监测点位和频率;由地面组织对地层加固施工时，先挖探坑探明和保护管线，再进行下一道工序作业等。
上面是软土，下面是坚硬的岩层，对盾构机的刀盘和滚刀是相当大的考验，最让人担心的就是地表沉降。
为了破解“石头上面挪豆腐”的难题，控制施工风险，项目团队地面上钻孔注浆加固、钢管桩支护、隧道内严格控制盾构施工参数等，以确保安全。
盾构区间内、外，一共安装了16个监控探头，项目团队24小时值班，严密监控盾构掘进的各项参数，并同时实时监测注浆压力、刀盘扭矩等各项施工参数，关注各种环境监测数据，确保了盾构掘进的万无一失。
施工最终历时4个月，克服一切困难，顺利通过“癌症区域”，地面沉降控制在3mm范围内，有效的保证地面建筑物的安全。
经过近一年的鏖战，宁和城际城南段10条盾构区间已全部贯通，剩余2条正在掘进。“铁～春区间”双线隧道的顺利贯通，也为后续铺轨等工序提供了实质性条件，为2017年正式通车奠定了坚实的基础。对全线施工单位起到了示范作用，提振了各参建单位的信心，对加快宁和城际轨道交通一期工程的建设起到了良好的推动作用。
摘自《中国工程建设网》
供稿人：张书瑞/审批人：许彦茁
日期：2016年7月11日 |
