北京地铁隧道建设首试"冷冻法"施工
2014-05-16
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核心提示： 初夏时节，地铁6号线二期玉带河大街站至会展中心站的地下隧洞寒气袭人，穿着厚夹克干活的工人们正忙着给刚成型的车轨双向隧道
初夏时节，地铁6号线二期玉带河大街站至会展中心站的地下隧洞寒气袭人，穿着厚夹克干活的工人们正忙着给刚成型的车轨双向隧道间的应急联络通道浇筑混凝土。深入洞壁的管线附近，厚厚的冰坨白得耀眼。这是北京地铁首次尝试冷冻施工，将饱含地下水的砂层冻得坚如磐石，既确保暗挖隧洞的安全，又免去传统降水施工对地下水的浪费。
记者从市轨道交通建设管理公司获悉，6号线二期共设8个应急联络通道，有一半采用了冷冻施工法，到明天将全部完工，为线路铺轨腾出了作业空间。
冻砂成岩撑起暗挖隧洞
地铁双向隧道每隔600米左右，就需要一个暗挖小通道实现“握手”，以方便乘客应急疏散和避险。这些长不过数米的小通道看似不起眼却暗藏施工大风险，尤其在6号线二期地下水丰富的细中砂地层，一旦联络通道涌水坍塌，将破坏已贯通的行车隧道结构并危及年底全线开通运营的目标。
玉带河站以东的1号联络通道，更是6号线二期的重要风险源。这条暗挖隧洞，长约7米，宽不过2.5米，却地处北运河和京哈铁路夹角处的敏感地带。
“虽然是在20多米的地下开挖，但距离北运河40米，距离京哈铁路只有24米，地下水源源不断，传统降水施工不仅效果很难保证，还容易造成地面沉降影响京哈铁路的运营安全。”中铁六局6号线二期14标项目书记张晓磊告诉记者，经过周密论证，项目部为确保安全决定尝试冷冻施工的新方法。
正在装修的玉带河站，老远就听见嗡嗡的机器轰鸣声，管道密布的大型冷冻机24小时运转，将-28℃至-30℃的盐水输送到地下隧洞。记者注意到，粗大的输送管道被包裹得严严实实减少冷量损耗，抵达联络通道施工现场时，干线管道再分出十几组小管道与洞壁内暗藏的细钢管衔接。
这条联络通道开挖土体的周围，三个多月前就密密麻麻埋了一圈细钢管，低温盐水在双层钢管内循环流动，将砂层中的热量带走，地下水和流沙慢慢冻结得跟岩石一样坚硬。“含水砂层从冷冻管周围开始结冰，一天只能推进三四毫米。”项目部总工程师刘俊洋透露，88天后，2米厚的冻土墙成为暗挖作业的坚固支撑，工人们这才开始了联络通道的开掘。
冻得坚硬无比的冰砂层看起来有些晶莹剔透，却给暗挖施工带来了新麻烦。灯光照射中，工人们必须手持风镐才能奋力凿开“岩壁”，推进速度仅为常规暗挖隧洞的四分之一。
不过，低温作业环境并不影响隧洞混凝土支护层的凝固效果。虽然冻土墙平均温度-10℃，但工人土方开挖区域的温度约为-2℃，喷射混凝土前会先铺一层隔温材料，确保洞壁结构施工在5℃的安全温度环境中进行。
保护地下水资源
冷冻法确保暗挖隧洞施工安全的同时，保护地下水资源的环保效益也非常突出。据粗略估算，6号线二期4条联络通道的暗挖施工，共节省了约80万立方米的地下水。
“一条联络通道需要从地面打至少30口降水井，每口井一小时排水3.2立方米，24小时不间断的降水要持续3个月，浪费的地下水就达到20万立方米左右。”刘俊洋分析，如果地铁降水施工开始征收水资源费，更多工地会尝试冷冻施工。
地铁施工最怕水，因此传统降水施工被广泛使用。除隧道盾构施工不用降水管片拼装隧洞直接成型外，明挖基坑和暗挖施工普遍需要先降水再动土，将施工区域内的地下水基本排干以降低作业面坍塌风险。
市轨道交通建设管理公司四中心副总张成满表示，6号线尝试冷冻法施工，很大程度上是希望探索减少地下水浪费的施工方法。不过，受制于成本太高，冷冻施工只能局部应用，地下车站的开掘作业面太大，还是主要借助传统降水方法。
记者了解到，中铁六局负责施工的两条联络通道，每天为冷冻支付的电费就高达1.5万元，加上其他设备和物资成本，两条总长16米的暗挖隧洞，冷冻施工成本高达1200万元，比常规降水施工工法高出七成多。但如果考虑打降水井的征地拆迁费用，综合成本差距会小得多。
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4条新线动车调试陆续启动
今年年底，北京将新开4条地铁新线，总里程约62公里。市轨道交通建设管理公司计划调度部部长王毅宏透露，6号线二期、7号线、14号线东段、15号线西段将陆续启动动车调试，确保年底顺利开通。
7号线自北京西站至焦化厂站，长约23.7公里，全为地下线，共设车站21座，已实现全线隧洞贯通，7月底之前全线动车调试;6号线二期从一期工程终点草房站延伸至东小营站，全长12.4公里，9月1日起全线动车调试;14号线东段自金台路站至马泉营车辆段，全长约15.8公里，共设车站12 座，已有8座封顶，预计6月15日全线隧洞贯通，9月15日全线动车调试。
由北京快轨公司负责施工管理的15号线西段，自望京西站至清华东站，全长约10.3公里，共设车站8座，目前车站全部封顶，预计6月底轨道贯通，9月1日全线动车调试。
除这四条即将通车的线路外，北京地铁在建线路还有145.7公里，包括14号线中段、昌平线二期、西郊线、燕房线、6号线西延、8号线三期、S1线、16号线，但明年能开通运营的线路较少。
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