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科学严谨 迎难而进——七分公司青岛地铁3号线土建1标技术管理纪实
发布时间:2013-10-09新闻来源:《铁道建设》报
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●本报记者 黄河 通讯员 宋勇
  七分公司承建的青岛地铁一期工程3号线土建1标线路全长2745.2米,合同造价3.8亿元,工程包括青岛站、青岛站至人民会堂站区间、人民会堂站、人民会堂站至汇泉广场站区间。虽然只是两站两区间,但地铁青岛站就在青岛火车站旁,沿途穿越数十栋上百年的古建筑,工程的技术含量和难度相当罕见。
  开工两年多来,七分公司在此展开了一场艰苦卓绝的技术攻坚战、古建筑保护战和安全施工战,确保了项目的安全有序推进,受到了业主的充分肯定,先后获得“安全质量文明施工第一名”、“青岛市市政工程安全管理工作先进单位”、“绿色地铁工地”以及年度考核第一名等荣誉,并为公司在青岛市场相继中标青岛地铁2号线的两个标段提供了强有力的信誉和技术支撑。
技术先行:螺丝壳里做道场
  近年来,七分公司积极进军地铁市场,相继在西安和青岛地区取得了突破。他们不畏困难,敢于向未知技术进军。青岛地铁一期工程3号线的两年多来的施工实践,既为公司积累了专业技术,又培养了大量人才,并为市场拓展打下了基础。
  青岛火车站站前广场是施工的起点。地铁车站位于广西路的正下方,地面车流量大。青岛火车站地处五路交叉口地段,车站西端为泰安路、费县路、郯城路、兰山路、广西路5条道路交汇口;北侧有维多利亚酒店28层高层建筑和雅博客宾馆9层建筑,南侧有碧海宾馆9层建筑及地铁综合实业楼7层建筑;西侧是青岛火车站站前广场。站位所在位置有大量市政管线,市政道路两侧可利用的空间不大。在此施工,可谓螺丝壳里做道场。
  地铁青岛站还是地铁2号线的换乘站,因此,该站为地下三层岛式车站,全长212.9米。车站“中部明挖,两端暗挖”的施工工艺,增添了施工的复杂性。特别是在车站原商城下施工,开挖面紧贴商城底板而又不能破坏结构,只能分割成小块一点一点地爆破,安全风险非常大。此外,一系列其他困难也始终如影随形:施工场地狭窄,车站围护结构安全监测任务重,区间施工竖井垂直运输量大,施工工期紧,各工种之间的施工衔接配合协调要求高,爆破震动控制要求严格,施工环保要求高,地面沉降控制……面对困难,建设者知难而进,在局和七分公司的技术指导下,项目经理部打响了攻坚战。
  技术难度大的项目,必须以技术先行带动整个项目施工的突破。项目部建立健全了各类安全质量和技术管理制度,狠抓安全质量体系与施工生产的有机结合,建立了安全生产保证专项资金和安全费用清单制度,并把爆破及火工品管理作为日常技术管理的重中之重抓紧抓实。
  鉴于地铁站的周边环境,结合地形地质情况,项目部采用明挖与暗挖相结合的办法组织施工。特别是暗挖施工的地下爆破时,还不得破坏仅一板之隔的地下商城结构。在七分公司副总经理兼1标项目经理刘光、项目经理部常务副经理朱庆波等组织参与下,刘辉、朱习华、隗志远、张刘等技术人员,针对不同的地质结构和细部特点,分别采用不同施工方法,在施工生产节节推进的同时,也取得了一项项科研成果。他们在西段进行明挖施工,在东段进行矿山法施工。明挖段结构为三层六跨框架结构,暗挖段结构为椭圆形断面,复合式衬砌结构。车站主体结构明挖段的施工工艺也是多种多样的:基坑采用复合式岩石锚喷支护,中风化线以上采用放坡开挖,中风化线以下采用垂直开挖,而东段暗挖为双侧壁导坑法,真乃百花开放,争奇斗艳。
  地下爆破的幅度大小、炮眼布局和炸药使用量本身就是一个技术难题,加之是在旅游城市青岛,在火车站附近地下爆破,不容任何闪失,责任之重,压力之大,只有亲身经历的建设者的感受才最为深刻。他们在地下作业面分别掘进了不同的小洞,以打孔的直径大小和深度长短,以及装药量的多少,来控制爆破作业,多次摸索后积累了经验,如今已能够做到想爆多少就爆多少的理想效果。还引进了国外的金属膨胀剂,利用其瞬间燃烧的高温来松动周围区域,达到不扰动地面的爆破目的。采用静态爆破虽然增加了投入,但尽量减小了对围岩的扰动,也找到了安全爆破的方法,还为变更调概打开了又一处突破口。
方案优先:多方保护古建群
  青岛是一个新兴的近代发展中的城市。1897年,德国与清政府签订了《胶澳租界条约》,开始了近代青岛大规模的规划建设。当时城市的重要建筑一般由德国建筑师设计,建筑形式以德意志民族传统形式为主,反映出19世纪末欧洲建筑的复古思潮。而在德国本土,经历过两次世界大战和其后的重建,很多建筑遭到破坏,因此青岛德占时期的建筑价值更大,许多德国建筑师慕名到青岛考察。据青岛市规划局网站的资料显示,青岛现有34处全国重点文物保护单位,省级、市级保护单位和历史优秀建筑不计其数。其中青岛地铁3号线1标所穿越或者从附近经过的国家级重点文物建筑就有10处,省级重点文物建筑2处,市级重点文物6处。著名的古建筑就有建于1905年的医药商店旧址、建于1906侯爵饭店旧址、建于1900年的欧人监狱旧址、建于1889年的德国领事馆旧址、建于1910年的青岛国际俱乐部旧址、建于1899年的德国银行和山东路矿公司的旧址等等。
  这又给地铁建设出了新的难题:古建筑保护。国家对古建筑的保护有着明确的法律规定。根据相关规定:当城市建设中的爆破荷载等对周围古建筑产生影响时,需要对周围的古建筑进行可靠性鉴定,当认为其承载力或抗震构造措施不能承受爆破荷载等影响或是不满足现行国家设计规范要求时,则需要对古建筑进行加固补强,可以通过加大构件截面、改变结构方案或是增加受力构件等来满足结构安全性的要求。
  为此,七分公司专门成立了QC攻关小组,与国内合肥工业大学、湖南大学等国内知名院校联合攻关,专门研究解决古建筑保护问题。针对不同的古建筑特点,他们采用了不同的保护措施。如钢筋混凝土外加层加固法、钢筋网水泥砂浆加固法、扩大截面加固法、外包型钢加固法、外部后张预应力加固法、喷射混凝土加固法、增设扶壁柱加固法、托梁换柱法、水泥灌浆法、增加抗震墙以及增设钢支撑体系加固法等等,来确保地下爆破施工时地面上已风化严重的古建筑物结构不受影响。以增设钢支撑体系加固法为例,项目部在建筑物的外墙上增设钢支撑体系,相当于为老房子穿了一层钢铁盔甲,用来承担原墙体承受的部分水平荷载,减小墙体承受的荷载从而达到加固效果。
  2012年6月份,青岛地铁3号线1标区间下穿“医药商店旧址(红房子)”进行钻爆施工,是让人最为揪心的一个月。项目部在红房子最高层承租一间房设立了临时监测点,昼夜监测各类数据,对设在红房子处的爆破振动监测数据进行统计。《爆破监测数据汇总表》显示,18次爆破的Z-轴震速、频率全部安全可控。
安全第一:地下爆破做文章
  青岛地铁3号线1标的区间隧道不是均匀的截面,有大有小,还设有停车线路等,单洞开挖尺寸不断变化,加之考虑成本因素,爆破施工就成了最佳选择。然后,在地面古建筑林立的区间进行地下爆破,稍有不慎便会造成巨大的社会影响。
  项目部对穿越“医药商店旧址(红房子)”前的爆破振动进行了详细的研究实验,确定了爆破设计参数及最大单段控制药量,并进行了反复的计算机模拟演练,得出了最佳方案。为进一步减少爆破振动,他们采用五梅花大直径中空直孔掏槽,掏槽区逐孔起爆;掏槽区布置尽量远离被保护体;上台阶周边眼装药孔与空孔间隔布置,增加周边空孔进行隔振;采用三台阶分部开挖法;采用合理的孔内、孔外联合延时起爆网络;在单段药量一定的条件下,适当减小孔、排距,多布孔,单孔少装药等综合减振技术。大体量爆破对地面扰动大,他们就化整为零,一小块一小块作业,小药量爆破。虽然工效不高,但是安全系数大为增加。上台阶掏槽眼爆破网络的建立,就是在各区域炮眼分小块作业,各小块密密麻麻的眼位联上导线,总成之后,进行爆破。爆破图在电脑上以不同的颜色标出,如一朵硕大的花朵怒放出能量,天遂人愿般地将层层岩土剥落。
  “红房子”地段的成功穿越,使项目部进一步形成了较为成熟的技术积累。他们还探索出了三台阶分部开挖法,台阶之间纵向深度拉开距离,先进行上台阶爆破开挖,中台阶和下台阶爆破加大一次爆破药量,也不会对地面保护建筑造成太大影响。在上台阶设置超前掏槽区,掏槽区先钻孔装药引爆,导洞增加了临空面,之后再爆周围掌子面,就可以降低爆破震动作用,且不必缩短单次循环进尺。掏槽区位置偏离隧道中间线远离被保护建筑物一侧,增加爆源至地面保护对象之间的距离,距离越远保护对象受到的影响越小。延时间隔爆破可以使地震波叠加减弱,达到降震要求,非电毫秒雷管孔内外联合延时在本工程中做到了掏槽区28个炮孔逐孔微差起爆,上台阶扩挖区156个炮孔分作55个段别微差起爆。通过运用该技术,合理利用多孔微差起爆的延时误差,极大地降低了爆破振速。将传统控制爆破限段别数的雷管调制到符合装药计算或振动监控符合要求的段数,极大地增加了延时控制的范围。在超前导洞中心炮孔周围以及沿上台阶开挖轮廓线布置大空孔,预置临空面,减小抵抗线,使爆破时的震动降低。这些技术被总结成《城市地铁区间下穿文保建筑爆破振速控制》QC成果,获得全国QC成果发布会一等奖。
  青岛站至人民会堂站区间还有穿越人防工程的惊险经历,至今提起来仍让人心有余悸。区间有一处人防工程,图纸里并没有标出。在进行施工前调查时,走访当地居民才发现的。地铁与人防工程在洞内相交。从人民会堂站的竖井至人防工程处开挖量约7.5万立方米,而多年的人防工程洞内积水达8.5万立方米!如果没有发现并事先排水,巨量的积水瞬间涌入隧道,后果不堪设想。
  减少对居民的干扰和定时出渣土、炸药限制供应等也成为制约施工进度的重要因素。项目部严格执行夜间不爆破的规定,科学控制单段爆破药量,结合爆破振动测试数据,及时调整爆破参数,尽可能减轻对居民生活的干扰。能使用挖掘机开挖的尽量用大挖机自然下挖,剩余岩石采用沿边坡根底才进行爆破开槽,形成减震沟后再弱松动爆破。所有渣土都在夜间运出,出工地前对渣土车轮进行全面清洗,确保不污染城市道路。
  施工中,尽管技术先行,方案引路,但项目部还是建立健全了一整套安全应急措施。如每次爆破前,他们都向相关部门了解自来水主管道和周边煤气管道的阀门位置,一旦发生意外,无需请示报告,立即关闭阀门;加强对周边建筑物、构造物的测量,防止沉降、变形;当沉降值不收敛或应力变化趋势增大时,应即时通报,停止爆破,待基岩加固并稳定后再考虑实施爆破;沿工地围挡建挡水墙,北部大门内侧两边,堆放砂土袋,一旦有暴风骤雨,立即组织工人用砂土袋在大门口建立挡水墙,同时备有大功率水泵,对基坑抽水;每次爆破时,在围挡外设立岗哨,虽然对马路不警戒,但需要通过音响信号告知行人和车辆注意安全,同时,岗哨还担负着观察有无飞石情况的发生,一旦发现飞石冲出围挡,立即处置,消除影响;如果伤人立即送医院并在去医院的途中向施工负责人汇报,施工负责人在第一时间向项目部汇报,启动事故应急处置预案;如果损坏车辆,立即将车辆引导至施工区域的围挡之内,以最大限度消除不良因素。
  回顾两年多来的施工经历,刘光的一席话道出了建设者的心声:局和七分公司的高度重视,是我们做好项目的坚强后盾。我们背负着企业的责任,就理应竭尽全力把项目做好,把市场维护和开拓好,并培养一批地铁施工人才。

稿件录入:宋勇    责任编辑:翁成龙

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标签: 而进 七分 青岛

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