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深圳地铁12号线打造深圳地铁首条穿海隧道

发布日期:2022-11-18 信息来源:南方公司 作者:吴劲伟 摄影:吴劲伟 字号:[ ]

日前,深圳地铁12号线已顺利完成初期运营前安全评估,将于年末和市民相见。

深圳地铁12号线全长40.54公里,设33个车站,拥有深圳地铁首条穿海隧道。12号线与现有运营线路频繁交汇,并且下穿复杂地质,不仅施工前的征拆改迁工作繁重,施工时还需改造运用新器械、新工法来克服地质和环境困难,极大考验着施工技术和组织管理能力。在多种创新技法的运用下,深圳地铁12号线攻坚克难实现了多个突破,取得了深圳地铁建设领域多个“首次”,为深圳轨道交通建设积累了宝贵经验。

首次盾构下穿浅覆土海域

深圳地铁12号线沿线地下水水位较高且不良地层较多、地下水与地表海水具有较强的水力联系。其中,左炮台东至太子湾区间(以下简称左太区间)穿越海域破碎带,极大考验着盾构施工技术和施工管理能力,设计风险等级为一级。

“左太盾构区间工程特殊,囊括了深圳地铁建设史上多个‘第一’。”据介绍,该区间是深圳地铁建设领域首次盾构下穿浅覆土海域,也是公司在深圳首次采用泥水盾构机进行掘进施工。”为了确保盾构施工安全,左太区间采用专门为海底下穿隧道盾构工程量身打造的“ZTS6450”泥水盾构机。该盾构机全长11米,盾构机刀盘直径达6.502米,高度5.45米。

穿海而过的左太区间起自左炮台东站,一路向东下穿海域后到太子湾站,隧道全长912米。为保证穿海区段地层稳定,南方公司及工区项目部在盾构机下穿海域施工前,通过海面作业对该区域进行了注浆加固。“受海风和潮汐影响,现场注浆面临孔位难以确定、工作平台标高不断变化等各种复杂情况,同时还要及时处理卡钻、断管、海面污染和海上作业等一系列风险。”

在海底掘进过程中,左、右线分别遭遇了77.4米和66.432米的断层破碎带,水深、浅覆土、地质条件复杂,地层的反复多变给工程带来了严峻挑战。南方公司及工区项目部以智慧盾构数据平台为依托,实现对掘进参数实时智能监控、自动预警。同时,采用信息化BIM、5D及智能化监控等技术,对工程建设周边环境进行全面感知,施工精度和监测效率得到了大幅提升。

不仅如此,南方公司还通过深化设计、优化方案、盾构选型、专家论证等一系列措施,大力推广新技术、新工艺、新设备、新材料等“四新技术”,成功攻克了富水砂层、全断面硬岩、下穿海域、穿越既有线等众多施工难题。

首次应用双模盾构工法破解难题

深圳地铁12号线工程怀德站至福永站区间(以下简称“怀福区间”)位于深圳市宝安福永片区范围内,始于怀德站,沿怀德南路行进,穿望牛亭山,之后沿福州大道到达福永站,区间全长1749.5米,埋深10~125米,沿途全断面硬岩占比78%,岩石强度均在137兆帕以上,该区域地质条件呈现基岩起伏变化大、地下水位高、岩体风化程度差异大等特点,区间隧道施工过程中需穿越软土地层、硬岩、软土硬岩复合地层以及断裂构造带,地层条件复杂,施工难度大。为了高效率破解这一施工难题,工程采用国内领先的土压平衡/TBM双模式盾构工法。“双模盾构具有掘进速度快、刀盘耗损少、功耗低的优势,可以有效降低施工难度及风险。”现场施工负责人介绍,怀福区间是深圳地铁12号线唯一一个采用双模盾构施工的区间,也是全线最长的盾构区间,“双模盾构”“最长”是这个盾构区间的重要“标签”。

在怀福区间施工过程中,南方公司及工区项目部通过对双模盾构全过程模拟,进行可视化的技术交底,同时结合BIM技术的创新性应用研究,在双模盾构转换中充分应用了BIM的可视化、三维化和模拟化。特别是,针对拆装螺机用的吊装架、土仓内部改造、TBM转换等困难点,南方公司进行了全过程的预演和方案优化,这也是整个12号线唯一一家结合BIM进行双模盾构模式转换的创新性应用。

在皮带机安装上,通过拼装模拟预演,利用管片小车将主机皮带机运送至拼装机末端,利用葫芦和设备主机皮带机滑轨将主机皮带机前部拖至滑轨前端,为双模盾构在TBM模式下提供中心出土路径,解决了皮带机在行进过程中经常损坏、刀口接头安装、中心出渣控制困难等问题

深圳地铁12号线共有27个盾构区间,施工期间投入了36台盾构机。这些盾构机除了可以破解地形难题,还匹配了渣土环保处理系统,使得盾构渣土处理率达到70%、减量率达到40%,有效缓解了盾构渣土外运压力,在推进盾构渣土环保处理的同时取得了良好的经济效益。

换乘站施工难度大  高效率搭配新方法渡难关

作为深圳轨道交通中的“换乘大王”,深圳地铁12号线换乘站多达20座(含远期规划),其中9座车站与既有运营线路换乘。在修建此类换乘站时,需要对已建成运营线路的车站进行局部接驳改造、严格控制沉降,从而保障既有线路车站的安全和正常运营,极大增加了施工组织难度。

“施工中印象最深刻的,应该是太子湾站至海上世界站区间。”现场施工管理人员回忆称。该区间需要在山岭段从下方以70°角穿越既有2号线,施工难度很大。“综合考虑后,我们首次采用了悬臂式掘进机施工,这种掘进机施工扰动小、工效高,能够保障既有线路安全运营。”

在参建各方的匠心建设和通力合作下,深圳地铁12号线即将正式开通。未来,12号线将有效提升综合交通的接驳效率,推动形成更为密集的城市轨道交通网络体系,进一步便利市民通勤,助力西部经济发展。






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