ARTS軌道交通展消息 2024年8月20日,哈爾濱地鐵集團組織中交一航局分別對地鐵3號線二期西北半環公路大橋站~河松街站區間、河松街站-河山街站區間的兩處“C”型聯絡通道進行了一次全面“體檢”,各項指標均達到設計及規范要求,這標志著東北地區首例疊落區間凍結法“C”型聯絡通道技術難題的成功解決。
哈爾濱地鐵3號線二期工程,作為城市軌道交通的網絡骨干線路,其設計施工極具挑戰性。其中公路大橋站~河松街站~河山街站連續兩個區間位于前進路高架橋下方,附近為既有建筑物,周邊環境復雜,若采用平行區間需下穿大量建筑物及橋樁,施工風險和難度極大,因此采取了上下疊落布置。這兩個區間的聯絡通道因此需要設計成同樣為上下疊落的疊落“C”型聯絡通道。
該形式聯絡通道國內少見,是東北地區首例。由于周邊施工場地狹窄、交通組織困難,無法進行明挖施工作業,地鐵集團和中交一航局組織相關專家結合哈爾濱地質情況及現場可實施條件,確定了聯絡通道采用冷凍暗挖的工藝工法。并創新性提出采取全斷面冷凍分四階段開挖形式,克服凍結形式復雜,凍結體量大,凍結時間長,凍結孔布置多等諸多難點,順利完成兩個C型聯絡通道施工,期間多次邀請中國工程院院士陳湘生來現場進行方案論證與評審,得到了陳院士的高度肯定。
一、結構型式復雜,施工工序多變
常規的平行隧道聯絡通道采用“一”字型設計,施工相對簡單,通常只需打通十余米的水平通道。然而,疊落區間的“C”型聯絡通道則復雜得多,其結構為上下疊落,需要分四個階段進行施工。首先需施工下隧道連接的橫通道部分,然后施工聯絡通道底部基礎及泵房部分,再施工與上隧道連接的橫通道部分,最后完成上、下通道的豎直連接。這種結構形式在全國范圍內較為少見,在東北地區相似地層中更是沒有先例,對哈爾濱地鐵集團和中交一航局構成了嚴峻的挑戰。
為確保施工順利進行,工程團隊對各個工序的作業流程、工期安排及風險控制進行了詳細研究。地鐵集團在每次作業前都會進行條件驗收,確保現場準備完備后再開展下一步施工。
相比于常規聯絡通道的130天工期,其中凍結時間約為70天,“C”型聯絡通道的施工工藝顯著復雜。其開挖方量約為1200立方米,為常規設計的四倍,總工期約為300天,下層凍結時間為200天,上層凍結時間為175天,是常規凍結時長的三倍之多。
二、工程時間長難度大,凍結體量創空前
面對凍結壁體量大、風險把控難的問題,施工單位中交一航局的項目團隊采取了地面垂直結與洞內水平凍結相結合的先進方法,確保了土體的穩定。其中豎井段底板凍結壁厚度4m,其他部位凍結壁厚度3m,凍結體量約5000m3,約為常規聯絡通道的7倍。凍結管路長度4736米,是常規聯絡通道的5-7倍。由于凍結體積大,融沉范圍和影響也會相應增大,因此在解凍期間需要密切觀察地面沉降情況,及時啟動融沉注漿,保證地面和周邊建筑穩定。兩個聯絡通道自結構完工后,凍融注漿時間長達6-7個月。
三、攻克施工難題,探索科技研發
為應對高寒地區富水砂層疊落區間復雜地質條件,哈爾濱地鐵建設者們憑借卓越的技術與創新精神,成功攻克了“C”型聯絡通道凍結施工的技術難題。地鐵集團、中交一航局成立了技術攻關小組,開展了富水砂層疊落聯絡通道凍結法施工中的關鍵技術研究:針對凍結體量大、凍結壁發展速度快等特點,充分考慮凍結壁的防水作用和強度,實施分區分期凍結方案;采用間歇凍結控制技術,避免凍結壁體積過大引起地層隆起;進行了初支及二襯結構受力監測,分析凍結開挖及結構成型后的受力情況,為結構安全判定提供可靠依據;利用哈爾濱冬季極寒環境進行鹽水降溫,研究適用的凍結孔布置間距,布置方式,有效節約了冷凍能效和經濟成本,并形成了一套自然冷量利用技術,為嚴寒地區凍結施工提供參考,同時也是引領行業進步,實現雙碳目標的重要嘗試。
通過創新克難,哈爾濱地鐵建設者們不斷總結經驗教訓,形成了一套高寒地區富水砂層疊落區間“C”型聯絡通道凍結的施工工法,不僅展現了我國在軌道交通建設領域的深厚實力,更標志著我國在高寒地區地鐵施工技術上邁出了堅實的一步,實現了對國內先進水平的追趕與超越。
四、踐行國企使命,擔當社會責任
哈爾濱地鐵3號線二期工程的兩個疊落區間緊鄰高架橋,周邊老舊建筑物眾多,道路狹窄且車流量大。如果采用明挖法施工,將會產生較大的施工圍擋,產生噪音污染,對周邊居民的居住及出行、道路交通、商鋪營業等產生嚴重影響。
盡管暗挖法工程難度大風險高,但是地鐵建設者們克服了凍結形式復雜、凍結體量大、凍結周期長、融沉注漿量大、變形控制嚴格、施工結構復雜等諸多難點,有效解決了地下管線遷改、道路占用、樹木移植、商鋪停業、噪音擾民等難題,大大降低了建構筑物變形風險,同時能夠不受季節變化影響組織施工作業,有效節省了工期,提前16天完成了施工任務。
該項目工法的實施為東北嚴寒地帶富水地區的地鐵施工提供了新的思路,向哈爾濱市民交上了一份滿意的答卷。這不僅是地鐵建設者對社會影響最小化、民眾利益最大化的堅定承諾,也體現了地鐵集團“把方便讓給市民、把困難留給自己”的服務理念,以及不畏艱難、勇于擔當、做民生福祉守護者的國企風范。
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