7月26日上午,历时8年建设的北京站至北京西站地下直径线暗挖工程终于安全贯通。2015年建成通车后,两站之间换乘将由一个多小时减少为10分钟,每年数千万中转乘客将因此而免掉大包小包辗转换乘的麻烦。
在欢呼雀跃之余,谁能知道,为了安全开凿地下直径线1100米的暗挖段,中国铁建十六局集团王炜青年突击队在“皇帝心脏”做了一台长达8年的高难度的超级“搭桥”手术。
挑战最险地下工程
“太岁头上动土,皇帝心脏动刀。”这是业内人士对北京站至北京西站地下直径线超浅埋暗挖隧道工程的形象比喻。
“连接北京站至北京西站的地下铁路直径线工程呈东西走向,全长9151米,其中隧道长7285米,主要采用明挖法、盖暗结合法、浅埋暗挖法和盾构法等工法技术。业主说这是一项超级工程,原因在于这项工程的复杂性和敏感性绝无仅有,既是北京市第一个进行全线风险评估的地下工程,被市政府称为最难的、风险最大的在建地下工程,更被原铁道部列为头号风险工程。”年轻而睿智的青年突击队队长王炜快人快语地介绍道,“崇文门路口段施工和沉降控制,是横亘在我们面前的两大难关。”
北京地下直径线设计上大部分采用盾构施工,但其中风险特别大的崇文门区间1100米采用暗挖法施工,暗挖隧道线路从北京站西街明城墙处入地,经崇文门西大街沿东西走向,下穿北京市政治经济中心前三门地带,周边建筑物林立、国家级文物密集、各类地下管线密布,既要横穿繁华的崇文门路口又要近距离上跨地铁五号线车站,不但是全线埋深最浅(覆土平均不到2米)、周边环境最复杂、采用工法最多、实施难度和风险最大的超浅埋暗挖段,而且是北京市第一条最大开挖宽度达15米、高度达17米的大断面洞内接收盾构机的城市地下电气化铁路双线隧道,没有类似施工经验可借鉴。
百折不挠力克“七最”
崇文门路口段呈“大”字型,涉及五个方向的车流,具有“七最”特点是北京市最繁华、车流量最大、交通最拥挤的路口段之一,也是全线管线改移量最大、交通导改难度最大、周边环境最为复杂、实施周期最长的路口段。
“崇文门路口存在七大类100多条地下管线,拆迁改移量大,协调产权单位多;受路由、路径的限制,管线改移难度大,实施时间长;交通导改审批历时周期长;采用分期分段多次围挡并仅限于凌晨00:00~5:00施工,施工复杂、低效、周期长。”突击队负责外部协调的副队长于涛为了早日完成崇文门路口段的拆改工作,不怕跑断腿、磨破嘴,早出晚归地跑产权单位,不厌其烦地一家挨着一家地去协调,“电力管线、供热管线、通讯管线等专用管线是不能断掉的,我们无法平行作业,只能一根管线改移好了再接着改移下一根管线,最后一根电力管线还是今年2月才改移好,这也是我们施工8年的主要原因之一。”
“崇文门路口仅交通导改方案就反复研讨了5年才批下来。开挖时更遇到了大量残留废弃管道及构筑物,而且掌子面施工空间狭小,只能采取人工破除,造成施工工效低,开挖周期长。”王炜说。
巧用工法控沉降
暗挖隧道超浅埋段从地铁2号线车站与崇文门饭店夹缝间下穿,隧道结构距周边构筑物仅1.7米;隧道要近距离上跨地铁5号线崇文门车站,隧道结构覆土埋深浅(不足2米),结构底部距车站顶部仅1.6米;而且隧道入地端毗邻明城墙遗址。突击队在隧道开挖时既要确保地面沉降安全,又要防止地铁5号线车站上浮问题,还要保障车站运营安全,施工风险极大。
“我们在车站上方做了3个板凳桩,很好地解决了车站上浮的难题。”王炜说,他们先在车站两侧的上方各打一个导洞,再在导洞里面打一根13米深的桩基,然后做一个钢筋混凝土梁将两个导洞连接成一个板凳样的整体,等于给车站戴上了一个安全帽。
双侧壁施工段隧道结构位于崇文门西大街南侧辅路下,线路与地铁2号线平行,最近直线距离仅为2.7米,在导洞里都能感觉到2号线列车通过时的震动。他们在二衬施工时采用跳段拆撑换撑新工艺,虽然工序转换繁杂、用时很长,但确保了工程安全。
与此同时,他们还锐意创新、刻苦钻研,采用理论分析、数值模拟并结合实际情况,提出了适用于直径线不同地段的施工方法和变形控制措施,经专家论证,他们的研究成果《北京城区复杂环境下大断面隧道施工关键技术研究》居国内领先水平,并获得了北京铁路局2010年技术创新一等奖。