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青岛地铁1号线海底隧道贯通 隧道内如何排水你知道吗?

来源:齐鲁网

作者:孙杨 张磊

2018-11-06 15:51:11

齐鲁网青岛11月6日讯 “巨龙”横亘,“长虹”跨海。作为国内首条跨海地铁,地铁1号线连接青岛的西海岸与中心城区,其建设进度也备受关注。11月6日,地铁1号线过海段贯通。这条长度达8.1公里的过海段是目前国内最长的地铁区间隧道,建设历时三年,跨越重重艰难险阻,其贯通标志着地铁1号线这条贯穿青岛南北的“大动脉”向正式开通又迈出了至关重要的一步,而由它所牵起的东西两岸联系也将愈加紧密。据了解,1号线预计2020年底全线通车,届时将为西海岸发展腾飞和东西海岸同城化发展起到重要助推作用。

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捅破“窗户纸”过海段贯通

上午,记者来到西海岸窟窿山北侧的地铁1号线过海段施工现场,带上安全帽和口罩之后,记者跟随瓦贵区间过海一标项目经理胡红星沿着615米长的斜井直达地下80余米深的施工现场。进入隧道后,光线逐渐减弱,空气中混杂着粉尘的味道,岩壁上虽有灯光,可还是很难看清四周,只能借助车灯看到有限的范围。围岩上安装了粗粗细细的管道,各有功能,有进水的,有通风的,有抽水排水的,几台大型机械停靠在旁边,工作人员正在用油漆粉刷管道。隧道中间有一道水泥墙,工作人员介绍,这条隧道是单洞双线的,也就是说,未来,两个方向的地铁都从这个隧道通行。

来到隧道的尽头,面前的岩壁只有薄薄的一层阻隔。半圆的拱顶上,混凝土已经喷涂完毕,隧道下方两侧设置了排水沟用于排水。“轰隆隆”,伴随着阵阵轰鸣,过海隧道最后一层“窗户纸”被捅破,整条隧道终于贯通。再过两年,眼前这条空空的隧道中,急速行驶的地铁将会把乘客运送向东西两岸。

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地质不稳定 破碎带丛生

过海段全长约8.1公里,起自西海岸瓦屋庄站,沿既有的胶州湾隧道东侧向北下穿胶州湾湾口海域后,接入青岛主城区团岛贵州路站,是国内最长的地铁区间隧道;区间线路纵坡呈"V"字形,海域段长度约3.49公里,最深处距海平面88米,最深处比胶州湾隧道还要深。

海底施工,不确定性很大,尤其是会遭遇各样的断层和不同变化的地质,过海隧道穿越18条破碎带,其中海域段穿越4组14条断层破碎带(岩石破碎、地下水量丰富的复杂地段),地质情况复杂。复杂的地质环境给施工团队带来许多考验,而施工人员综合各种技术手段,一一解决,确保了工程安全。“隧道在设计阶段就采取了降低标高的方式尽量规避破碎带的影响,从而避免塌方隐患。”胡红星说,海底隧道标高越低之处,地质条件相对越好,所以综合考虑后,形成了现在的设计、施工方案。

使用“内窥镜”预判岩层情况

而在施工中,辨识工作面前方的地质情况是最重要的工作。工作人员综合运用TSP地质超前预报系统、超前地质钻孔取芯、孔内成像、高分辨直流电法、地质雷达法、红外线法、地质素描等手段,观察分析软硬岩层分布情况、裂缝情况、夹层泥土分布位置及渗水部位,相互验证地质信息,综合判别施工条件,准确调整施工方案。“常规的地质勘探,只需要用2-3种手段判断即可,而我们综合使用了6种方案,远近结合,相互验证,力求对前方的岩层进行一个全面准确的分析。”胡红星说。

“我们引进了多功能地质钻机,这种钻机就像坦克一样,前面的钻头可以进行超前地质钻孔取芯,同时结合孔内高清摄像仪直观观察到工作面前方地质情况,观察分析软硬岩层分布情况、裂缝情况、夹层泥土分布位置及渗水部位,就像医生使用的内窥镜一样。”胡红星说,超前地质预报数据为工作面开挖提供有力的依据,做到以数据指导施工,信息判断施工,及时准确的调整施工方案和现场作业方法。

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围岩先注浆 提高稳定性

除了地质复杂,隧道上部的海水也是施工中的重大风险源,稍有不慎,很有可能在施工中发生涌水、突水,造成隧道持续塌方或严重进水。为了应对这一问题,施工团队按照“堵排结合,限量排放,防止形成承压水”的思路,根据现场的水量设置不同注浆参数,将超细水泥、硫铝酸盐水泥等材料制作的浆液注入围岩中,降低裂隙渗透海水的可能性,增加围岩的稳定性,还配以土工布、防水板等材料,降低渗水量。通过大量的模拟试验,项目部建立了集注浆实时流量、压力、现场施工视频于一体的信息化互通注浆监控平台,可以准确控制注浆中浆液扩散的距离、裂隙填充的密实度,确保工作面前方岩层的加固效果,使裂缝填充密实,降低裂隙海水的渗透性,增加围岩的稳定性。

在预防渗水的同时,隧道内的排水问题也同样重要。胡红星指着隧道内壁上的小孔告诉记者,“这是泄水孔,每隔3、4米就有一个,墙壁内的水可以通过管道从泄水孔流出。”胡红星介绍,隧道设计的渗水量为每米每分钟不超过0.2升,渗出的水流到底部的泄水沟中,汇集到泵站的集水坑中,通过吸水机从竖井中抽出,以此降低海水对隧道的破坏。

爆破先掏芯 控制振动影响

据了解,过海隧道位于胶州湾隧道东侧,两条隧道相互平行,之间相隔150米。过海隧道采用矿山法施工,这么近的距离,如果爆破的力度掌握不好,很有可能对正常运营的胶州湾隧道造成极大影响。那么,如何尽量降低对胶州湾隧道产生的影响呢?

“就是要多打孔、少放药,控制爆破的振速。”胡红星说,施工人员在施工隧道及运营隧道内布置测点,提取振动实测数据,建立与海底地铁隧道地质、施工条件耦合的爆破振动变化规律。通过研究爆破施工对正在运营的胶州湾海底隧道结构的振动影响规律,总结研究海底地铁隧道合理的爆破施工参数,得出一次起爆药量、单段起爆药量、最大爆破循环进尺等主要参数的控制指标,将爆破施工对已经运营的胶州湾海底隧道的爆破振动速度降低到安全允许振速≤0.5cm/s。“我们在爆破时都是先掏芯,先爆破岩石内部,然后再逐层向外爆破,尽量减少爆破对外界的影响。”胡红星说。

“三只手”凿岩 施工效率高

施工的安全和效率离不开各种先进机械的助力。为了啃下过海隧道这块“硬骨头”,施工人员用上了十几种国内外先进的机械设备,其中最为出彩的便是从瑞典进口的三臂凿岩台车。它长着长长的三条手臂,是全自动电脑控制隧道钻眼设备。胡红星介绍,该三臂凿岩台车是高度智能化的施工设备,施工人员在电脑中输入相关参数后,台车就可以自动定位。3个十几米长的重型液压钻臂可同时钻孔作业,根据设置的开挖参数自动控制炮眼方向,其效率是普通工人的18倍。“之前,人工凿岩需要配18人,每打一个孔需要6-7分钟,完成一个断面打孔用时3个小时。而三臂液压凿岩台车长着三只手,平均每孔用时2分钟,只需一小时就能完成打孔,大大节省了时间。”胡红星说。

除了三臂凿岩台车,湿喷机械手、全液压自行式仰拱栈桥等机械也是隧道施工作业的“神器”。其中,湿喷机械手,功率大,速度快。胡红星说,“以前采用人工喷射的方式。混凝土很容易溅到身上,一个人一小时只能喷射4-5m3的混凝土,而且容易喷不均匀。全靠施工人员的经验手艺。而湿喷机械手每小时喷射混凝土达20m3,通过遥控设置,可以避免喷射不均匀的问题,提高了施工的质量。”全液压自行式仰拱栈桥用于防水衬砌作业线,可以解决隧道底板和仰拱施工过程中其它工序的机械通行问题。与普通工字钢相比,承载人、车,可实现桥上、桥下同时作业,不仅使作业更安全,而且节省了人力,提高了效率。此外,过海段还采用了硬岩掘进机(TBM)和盾构机等多种机械设备,与传统钻爆法施工隧道相比,施工速度更快,也避免了爆破震动对地面建筑物的影响。这些设计先进的“变形金刚”,在海底隧道施工作业中发挥了巨大作用,有效破解了众多施工难题,为海底隧道顺利贯通立下了汗马功劳。

10座地铁站 主体已封顶

地铁1号线整体线路为南北走向,线路全长约60km,形成了贯通青岛市南北的快速轨道交通走廊。全线共设地下车站41座,车辆段2座、停车场1座,控制中心1座,主变电所1座。线路南起西海岸峨眉山路站,北至城阳区东郭庄站,串联西海岸、团岛、中山路、台东等众多核心区,途径黄岛汽车站、青岛火车站、火车北站、流亭国际机场、汽车北站等重要交通枢纽,是连接西岸城区、东岸城区和北岸城区的南北向快速轨道交通走廊,可与轨道线网中的多条线路进行换乘。

1号线是目前是青岛市机械化程度最高的在建地铁线路,采用机械化掘进的区间总长度约为33.44km,占全线区间里程约66%。那么,目前的工程进展如何?记者从青岛地铁集团了解到,1号线共有明挖站21座,目前10座主体结构已封顶,10座正在进行主体结构施工。暗挖站16座(含明暗挖结合站), 目前1座车站主体结构已完成,15座车站正在进行二衬施工。TBM/盾构区间设计总长31570米,计划投入TBM/盾构21台,目前已始发13台盾构和6台TBM ,有11个机械掘进区间已贯通,开累完成15594米,占总量的49%。矿山法区间(非过海段)设计总长12100米,目前已开挖完成10233米,占总量的85%;二衬设计总长12100米,开累完成3507米,占总量的28%。过海段全长约8.1千米,目前已开挖贯通;二衬完成6389米,占总量的93%。

构筑交通网 支撑“大青岛”

受胶州湾阻隔,青岛中心城区与西海岸的交通联系长期不便,胶州湾隧道和胶州湾大桥建成通车后,一定程度上缓解“青黄不接”的局面,青岛主城与西海岸之间潜在的交通联系被逐渐释放出来。据统计,2002年青黄之间日出行量仅在1万人次左右,到了2012年仅隧道公交日均客流就达6万人次/日,在旅游高峰期,日均客流可达9万人次/日。《山东半岛蓝色经济区发展规划》中明确提出要规划建设青岛西海岸经济新区,经济新区的发展对推动山东半岛蓝色经济区建设,落实国家区域发展战略有重大意义。

地铁1号线作为轨道交通近期线网中唯一的跨海连接青岛和西海岸的通道,是连接西海岸、青岛中心城区和城阳、红岛的南北向骨干线路,其定位为大运量等级的骨干线路,将对支持“三湾三城”战略实施起到巨大作用。其中,在东岸城区主要解决交通问题;在北岸城区以引领城市发展为主,支持红岛建设 ;在西海城区解决交通和引领城市发展。此外,通过与航空、铁路、汽车枢纽站连接,有效地解决了青岛市与外部连接的问题,使轨道交通网络成为青岛市对外的快速通道。

相关链接

地铁1号线过海隧道大事记

2015年2月,海底隧道获得青岛市发改委批复初设;

2015年9月,3号斜井进入区间正线施工;

2016年1月18日,1号斜井进入区间正线施工;

2016年1月28日,2号斜井进入区间正线施工;

2016年7月23日,第一板衬砌混凝土浇筑完成;

2016年9月25日,顺利穿越第一条断裂破碎带;

2017年4月26日,陆域段左线3# TBM始发;

2017年7月19日,陆域段右线8#TBM始发;

2018年2月3日,陆域段左线3#TBM贯通;

2018年4月9日,陆域段右线8#TBM贯通;

2018年7月13日,2号斜井完成施工;

2018年9月28日,顺利穿越最后一条断裂破碎带;

2018年11月6日,3号斜井施工完成施工,标志着过海隧道开挖贯通。

闪电新闻记者 孙杨 张磊 青岛报道

[责任编辑:杨凡、黄鹏伟、孙杨]

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