成都地鐵史無前例的創(chuàng)舉

長距離小半徑穿越老舊密集房屋建筑群

    空前挑戰(zhàn)，前所未有

    本站消息（李發(fā)旺 韓希偉 李瑞基）10月5日，當“引領號” S855盾構機完成第547環(huán)隧道的掘進、出渣、管片拼裝等一系列動作后，在監(jiān)控室值班的所有技術人員不禁歡呼起來。至此，成都地鐵5號線6A標北站西二路站至西北橋站區(qū)間前后歷時75天，安全完成砂卵石地層盾構首次長距離小半徑穿越老舊密集房屋建筑群的特別重大危險源施工。

    貫通成都南北骨干線的地鐵5號線線路全長約49千米，二公司承擔成都地鐵5號線五塊石～賽云臺、賽云臺～北站西二路、北站西二路～西北橋站、西北橋站～花牌坊站、花牌坊站～撫琴站、撫琴站～中醫(yī)大省醫(yī)院站六個盾構區(qū)間和一段礦山法隧道區(qū)間，全線總長約8660米，投資額共3.85億元。二公司在該線路投入六臺盾構機施工，期間要下穿寶成鐵路（道岔及多股股道段）、府河及西北橋、鐵路局家屬院房屋建筑群、完成重疊隧道施工等特別重大風險源，是成都地鐵迄今為止風險源最多、施工難度最大的單體項目，也是集團公司迄今為止施工難度最大的盾構項目。

    其中北站西二路站至西北橋站區(qū)間，雙線盾構機需以400米小曲線半徑、各連續(xù)掘進約400米，長距離、大坡度穿越鐵路局家屬院內18棟老舊房屋，而這些房屋始建于上世紀五六十年代，房屋結構均為磚混結構、基礎埋深淺，有的房屋甚至開裂、滲漏、變形，現狀條件極差。“小曲線”、“長距離”、“大坡度”、“老舊房屋”、“密集建筑群”等成為了本次施工的關鍵詞。從業(yè)界來說，任何一項難點都非常棘手，而對于二公司成都地鐵5號線6A項目團隊來說，這么多施工難點累加交集更使施工難度成幾何倍數增長。常規(guī)的盾構施工允許沉降已經遠遠超出現狀房屋的承受能力，房屋沉降控制極為苛刻，項目團隊必須挑戰(zhàn)極限。

    18棟房屋，1013戶居民多達2600多人。由于房屋密集，地質勘察和資料收集困難；由于年代久遠，房屋結構、管線情況摸查困難，如何保證盾構機平穩(wěn)穿越？如何保證房屋結構穩(wěn)定？如何保護地下管線不受損壞？社區(qū)居民十分關注，成都軌道集團、市建委、市政府高度關注，集團公司上下高度關注，對二公司成都地鐵5號線6A標的施工人員來說，挑戰(zhàn)前所未有，壓力空前巨大。

    恭敬于事，心誠則靈

    為摸清、摸透、摸準房屋實際情況，掌握第一手資料，詳細了解住戶人數、房屋基礎構造、埋深以及房屋是否存在開裂、漏水等情況，項目部安排專人深入每名住戶家中進行房屋情況調查。

    18棟房屋看似數量不多，但涉及兩個社區(qū)共1013戶2563人，房屋產權分屬中鐵二局、中鐵八局和成都鐵路局，房改后房屋權屬已分戶，居民多為上述單位退休老職工，住戶性質多以老人、上班族、出租戶等為主，人員關系復雜。

    在項目上場前期，調查工作推動困難，舉步維艱，面對有的住戶早出晚歸作息時間不固定、上下班時間不確定的情況，調查人員積極與社區(qū)溝通，在社區(qū)和樓棟長的配合下，摸清住戶的生活作息規(guī)律，放棄自身休息時間，利用吃飯時間或者晚上主動“蹲守”，“見縫插針”地開展調查工作。調查過程中發(fā)現小區(qū)中特別是老人、小孩對外來人員警惕性高，同時加上言語上溝通不夠順暢導致溝通難度極大。調查人員迎難而上，通過實地走訪和了解，找來了小區(qū)德高望重的長者給大家做工作，用真誠和執(zhí)著打動了住戶，贏得他們的支持與配合，從而順利開展了調查工作，同時也為項目后期各項工作的開展奠定了基礎。

    期間，項目部與街道辦、社區(qū)聯動，開展了“情暖社區(qū)、關懷進家”義務幫扶，項目職工利用空余時間開展了“社區(qū)排污清理”、“中醫(yī)義診進社區(qū)”、“節(jié)日慰問困難戶”等活動。針對小區(qū)內雨污管線堵塞嚴重影響居民生活的情況，項目部派出專業(yè)技術人員，提供相應物資設備，修復污水管道，保障了居民的正常生活，同時協助居民清理社區(qū)衛(wèi)生、修復路面。這一系列活動取得了社區(qū)居民的真誠理解與支持，居民們配合施工提供場地、提供施工水電接口，并對施工中造成不便，社區(qū)居民也極為理解配合。

    科技引領 仿真試驗

    在盾構掘進中，由于盾構對土體的開挖卸載作用和盾殼與周圍土體的摩擦剪切作用導致洞周土體受力，引起地層發(fā)生變化。為采集到適應當前地質地層且地面沉降值最小的盾構機參數，項目部分別在左線、右線進行了一百多環(huán)的試驗掘進。在試驗掘進期，詳細記錄每一環(huán)的掘進速度、盾構機推力、刀盤轉速、刀盤扭矩、土倉壓力、出土方量、監(jiān)測點變化情況，然后將所有數據綜合分析，研究同類型地層的地質特性、沉降規(guī)律，根據地質特性優(yōu)化盾構掘進參數，得出理論參考指標。

    除了分析土體沉降對房屋沉降的影響外，盾構機掘進時的刀盤震動也有可能影響地面建筑物。項目部使用類比法進行模擬計算,從結果來看盾構震動擾動數據在房屋的可承受范圍內。

    項目部還對下穿房屋期間盾構施工進行有限元仿真模擬分析，有限元分析是利用簡單而又相互作用的元素，是用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統，是行業(yè)內非常成熟的工程分析手段。項目部通過建模仿真計算，得到了盾構機安全掘進的理論保證。

    強力保障，協同作戰(zhàn)

    在盾構下穿房屋施工中，為避免地面沉降，必須確保盾構機在穿越建筑物時以最佳狀態(tài)勻速、同步的掘進，保證盾構機無故障地進行24小時連續(xù)掘進。為保證施工，項目部在施工前專門制定了專項施工方案，從人員、設備、物資等方面強力保障施工。

    項目部在標配盾構掘進工班的基礎上，增加一名專職測量員，時刻監(jiān)控盾構機姿態(tài)、輔助盾構機司機調校盾構機姿態(tài)；增加一名電氣工程師、一名機械工程師、一名電工、一名機修工跟機作業(yè)，保駕護航；每個掘進工班后配一個專業(yè)注漿工班進行注漿施工，確保盾構通過后的地層密實填充。

    同時，為全力保障盾構施工，項目部所有設備管理人員、物資管理人員、安全管理人員及后勤保障人員全部轉移到離施工現場最近的工點上班，就近服務、靠前指揮。

    除了定期維護保養(yǎng)盾構機等設備外，項目部還與盾構機、龍門吊及電瓶車廠家技術人員取得聯系，通過技術咨詢、售后服務等方式常駐施工現場，時刻關注設備運行狀態(tài)，同時對所有設備、配件、機具做備份備用件，確保降低設備故障率、確保設備運行狀態(tài)良好。

   管片、消耗性材料、地材等大宗物資的供應保障也是關鍵點。項目部在現有供應商的基礎上又增加備選供應商，用經濟合同約束管理供應商保證施工。

    科學管理，成功突破

    通過試驗段掘進、仿真模擬、震動類比取得了盾構掘進參考值，做好了充分的人員、設備、物資保障，如何制定科學合理的專項施工方案，如何完美地嵌入施工管理的各個流程環(huán)節(jié)，事關盾構掘進的安全成敗。

    由于涉及到居民區(qū)的多棟老舊建筑、涉及到多個社區(qū)、上千戶居民，安全穩(wěn)定事關民生大事，是項目部考慮的頭等大事。為保證地面安全穩(wěn)定必須進行24小時不間斷掘進施工，那么專項施工方案、突發(fā)情況處理應急預案必須充分、扎實。事涉當地政府不同級別的多個部門，協調工作紛繁復雜、難度超乎一般的想象。

    方案的確定是打好攻堅戰(zhàn)的最大前提，二公司主管領導對此高度重視。成立公司領導、機關部門、二公司成都工程指揮部（盾構事業(yè)二部）聯合工作組，對風險的分析、方案的形成、掘進的控制全過程都進行了籌劃和明確。早在項目上場的初期，就形成了專項方案，分別報送到監(jiān)理、設計、四川中鐵建地鐵投資有限公司、成都軌道交通集團、派出所、街道辦、公安局、城管局、房管局等單位以及行業(yè)主管部門，相關人員多次踏勘現場、反復論證，項目部不斷收集各方意見、不斷修改優(yōu)化。

    5月16日，已經完成試驗段施工的左線盾構機到達開倉檢刀位置后停機待命，施工方案的論證進入決策落地階段，也進入未掘進期的最大風險期，因為盾構機長時間不掘進停機可能會造成周圍土體坍塌包裹盾構復推困難，復推后又有可能會造成超方，技術控制措施非常難。

    期間，先后經過三次建委專家會、四次軌道集團專項會、其他各項匯報研討三十多次專門論證方案，多方專家出謀劃策、各個部門分工配合，施工專項方案和應急預案才逐步豐富完善。

    7月19日，已是盾構機停機待命的第65天，項目部邀請多名行業(yè)內專家再次論證專項施工方案，通過施工方匯報、專家質詢與討論，專家評審組認為施工方案可行，并建議根據試驗段總結的參數進行施工。至此，專項施工方案塵埃落定。

    專項施工方案論證通過后，項目部專門為掘進工班長、盾構機司機、測量員、監(jiān)控員、地面工班長等人員編制了一本盾構施工作業(yè)指導書，內容涵蓋地面工序、地下工序、掘進參數、注漿、管片安裝、監(jiān)測點布設、應急措施等盾構施工的全部環(huán)節(jié)，對各工序人員分工及其職責明晰確定，對掘進參數、出渣方量、注漿方量甚至漿液配比參數做指數鎖定。

    盾構施工控制沉降，最主要就是要控制出渣量。為把牢掘進出渣控制關，避免多出渣造成超挖，項目部設置兩道“關卡”。項目部通過采取多種方法，計算每環(huán)總出渣量，分析是否超挖、是否會造成沉降，以便及時采取措施，保證施工安全。

    由于盾構的外徑大于管片的直徑，隨著盾構的推進，在管片與土體之間將產生建筑空隙。如果不及時填充這些空隙，將會迅速造成地面沉降房屋變形，因此注漿施工對于控制地面變形和沉降極為重要。為提高注漿效率、確保注漿效果，項目部分別在隧道內和地面上兩個區(qū)域進行了“三階段”注漿。

    房屋調查顯示，施工所涉及的18幢家屬樓為磚混結構，其中有1棟房屋為淺埋獨立基礎，其余均為條形基礎，基礎埋深最淺的僅1.2米，而且房屋開裂、鋼筋銹蝕、墻皮脫落情況十分嚴重。

    針對這種情況，項目部對所有房屋立即進行了預加固措施，根據現場實際道路、空間情況，對有條件加固的12棟房屋提前進行了16個位置、多達700多個孔洞的鉆孔注漿加固并預留跟蹤注漿孔。通過預加固，在即將開挖掘進的隧道上部與房屋之間筑成了一道堅固的“保護殼”，奠定了盾構安全施工的前提條件。

    在地面上房屋周邊位置提前進行了預注漿之后，跟隨盾構機推進位置跟蹤注漿、推進完成后在盾構機后方地面進行補充注漿，在隧道內同步、二次注漿、排查補充注漿。不同位置、不同階段的注漿又各有不同的工藝、不同的配比。

    在29.01‰坡度條件下的400米半徑小曲線穿越密集房屋建筑群的盾構施工卻在業(yè)界少有。29.01‰的坡度與地鐵設計規(guī)范中正線最大坡度宜采用30‰坡度的相比所差無幾，又是在下穿老舊房屋密集建筑群條件下施工，盾構機姿態(tài)控制的難度可想而知。稍有不慎，輕則出現盾構機推進軌跡此起彼伏、左右偏移“蛇形”前進，重則導致隧道管片嚴重錯臺、破損、滲漏水等嚴重的質量問題。盡管有作業(yè)指導手冊的參數指標，但現場施工情況千變萬化、錯綜復雜。為確?？焖俜磻⒓皶r應對，項目部專門設置兩名監(jiān)控員實時跟蹤盾構機姿態(tài)，同時確保盾構機導向系統運行正常，及時糾偏、穩(wěn)步糾偏，成功攻克了小半徑曲線的施工難題。

    在如此大坡度的條件下，隨著隧道埋深增大，富水砂卵石特殊地層的大流量水成為了盾構施工的頭號“攔路虎”。由于埋深大導致水量豐富，坡度大導致水流急速，量大急速的地下水將造成管片上浮，偏離隧道設計軸線，還有可能從盾尾涌出進入隧道造成不可估量的損失，如果不徹底治理“水患”，隧道質量控制也無從談起。施工中及時采取有效的漿液配合比，達到了控制管片上浮保證管片質量的效果。

    應急保障，有備無患

    成都軌道集團、四川中鐵建地鐵投資集團、集團公司及西南指揮部、二公司聯合成立了應急保障工作小組，并執(zhí)行現場24小時值班制度、協調施工及應對突發(fā)事件應急相應處理。項目部按照技術控制、現場搶險、設備保障、人員疏散等專業(yè)功能成立應急小組，并多次針對不同施工險情、突發(fā)情況等開展模擬演練，提高了項目人員應急處理能力。

    由于居民區(qū)道路狹窄、大型機械無法進入，項目部提前在北站西二路和一環(huán)路建立了三個應急物資存放點。注漿泵、地質鉆機、發(fā)電機、空壓機、電焊機等設備隨時待命，假如產生險情，相關設備可在就近到達。

    無論怎樣，社區(qū)1000多戶居民2600多人，他們的安全才是第一位的。除了有力的技術保證和掘進控制，項目部把應急疏散工作更作為重頭戲。項目部與周邊的近十個酒店、賓館聯系，統計客容量、商定客房費用、建立聯系方式、簽訂合作協議；辦公室購置了大量的飲用水、食品；針對個別房屋結構特別差的情況，項目部與住戶溝通，短期租賃給項目部，項目部重點監(jiān)測跟蹤。

     完美穿越，挑戰(zhàn)極限

    7月23日，蓄勢待發(fā)的左線盾構機掘進開始下穿施工，成都軌道集團、四川中鐵建地鐵投資集團、中鐵建大橋工程局二公司等單位領導和專家坐鎮(zhèn)北站西二路施工現場，密切關注施工，全體施工管理人員抖擻精神投入戰(zhàn)斗。8月份的北站西二路的工區(qū)辦公室里，燈火通明、徹夜不休，施工現場吊裝、出渣、掘進等工作有條不紊推進，風雨無阻，只為了一個目標。

    8月16日，隨著左線第558環(huán)管片順利完成拼裝，左線區(qū)間安全完成居民區(qū)特別重大風險源的盾構下穿工作。期間掘進參數正常，地表沉降數值在控制范圍內，為后續(xù)右線盾構下穿居民區(qū)提供了參數和經驗。

    9月3日右線盾構機開始掘進，盡管有左線盾構機安全穿越的成功經驗，但施工風險不減反增，因為左線盾構機已經擾動了區(qū)間地層和房屋基礎，這就要求項目團隊打起比左線施工時更多十二分的精神，全神貫注投入施工，如履薄冰、如臨深淵般對待風險。

    付出就有回報，前方的好消息不斷傳來，9月9日掘進完成13環(huán)，累計沉降2.59毫米……9月29日掘進完成14環(huán)，累計沉降3.99毫米……9月30日掘進完成7環(huán)，累計沉降4.96毫米……值班室的施工形象進度圖不斷填涂，不斷更新……

    由于是零時間現場交接班，每個班組需要提前到現場與上個班組接班，需要延遲下班時間等待下個班族接班，連續(xù)一個多月的連續(xù)施工已經達到了施工人員身體承受的極限。

    對比一線施工人員身體上的極限，項目管理團隊則被高度緊張的神經壓迫的喘不過氣來。盡管有了萬全的保障措施，但設備情況、地層地質等還存在很多未知，誰也不敢有絲毫松懈。有天晚上，值了白班剛剛睡下的項目經理張君突然被電話驚醒，驚醒的瞬間他的心就提到了嗓子眼，還好只是小故障很快就被排除了，施工很快進入了正常。

    8月20日晚上八點，集團公司副總經理韓再明來到施工現場，對盾構下穿工作提出要求，要求項目部嚴控盾構機姿態(tài)、嚴密跟蹤地面監(jiān)測，做好應急保障措施。二公司執(zhí)行董事、黨委書記徐潤澤每周必到一次施工現場，叮囑項目團隊：“正常管理、正?？刂啤⑵椒€(wěn)推進，保持上下左右信息通暢、快速反應”。

    分布在地面的300多個監(jiān)測點是施工管理的眼睛，也是施工成敗的直接證據。項目部的8名測量員分成兩班，間隔4小時測量一次數據，由于受房屋位置影響，測量時間卻比平常要多花一倍。測量人員將每個點位的檢測數值第一時間匯總到值班領導，此后再跟蹤、再監(jiān)測……沉降值最大保持在6毫米，遠遠低于業(yè)主規(guī)定的30毫米。成都軌道集團建設分公司總經理張延聽取項目工作匯報后，說：“沉降值控制在這個范圍，沒有預警，挑戰(zhàn)了行業(yè)‘不可能’，堪稱最完美的盾構下穿施工”。

    居民區(qū)里，穿著工作服、頭戴安全帽的二公司施工管理人員，專心致志地干著地面鉆孔、注漿加固、測量監(jiān)測工作，小區(qū)居民有的擺攤、有的出門上班、有的買菜回家，誰也沒有對施工有任何圍觀好奇，誰也沒有對施工人員多看幾眼，仿佛他們就是自己的鄰居、就是隔壁的住戶。確實，已在小區(qū)內施工一年多的這些年輕人，從攙扶老人上樓、到開展社區(qū)服務、再到疏通小區(qū)地下管道，今天東家有喜事、后天西家有白事，需要出力氣的時候項目施工管理人員總是悄悄地沖在最前頭、走到最后頭。前不久，施工人員還把小區(qū)內破損極為嚴重的一段道路用剩余的混凝土廢料澆筑一新。在小區(qū)居民的眼中，早已把他們當成了自己的親人。夏天時有次項目部組織打掃小區(qū)衛(wèi)生，一位60多歲的老人自己買了礦泉水，塞到施工人員手中，心疼地勸他們天熱多休息慢慢干……

    10月6日晚上，一位老奶奶攔住正在做跟蹤監(jiān)測的闞玉波問，“你們的盾構機啥時候過我們屋底下呀？”“已經過完小區(qū)十幾米啦”，闞玉波笑著說。老奶奶聽完后自言自語，“那么大的家伙從地下過咋沒有一點動靜呢”。

      不是尾聲的尾聲

    這已不是二公司第一次在危難險重任務中擔任“沖鋒者”、“破局者”，作為成都地鐵的第一批參建隊伍，二公司無疑是一支勇擔重任、屢創(chuàng)佳績的“開路先鋒”。12年來，二公司在成都地鐵已建、在建的多條線路的盾構隧道共計60多千米，二公司以技術創(chuàng)新為核心動力，在成都地鐵建設史上實現了中國西部第一臺盾構機的順利首發(fā)，開創(chuàng)了復雜地層條件下采用盾構法施工的世界先例，刷新了成都地鐵的多項第一。持續(xù)的技術創(chuàng)新又為二公司發(fā)展提供了強大動能，使二公司實現了在軌道交通領域的滾動發(fā)展。

    目前，二公司在建地鐵工程共26項，合同額達94.9億元，其中僅成都就有在建工程5項，合同額達12.7億元。除了成都地鐵5號線6A標施工具有四個特別重大風險源施工外，5號線6B標面臨重疊隧道始發(fā)和礦山法隧道施工難題，該項目也是成都首次運用礦山法、盾構法工法結合掘進的區(qū)間隧道；10號線二期工程土建1標將創(chuàng)造成都地鐵建設史上三個“首次”，即首次長距離下穿運營機場、首次采用凍結法聯絡通道施工、首次使用BIM三維動態(tài)管理實現盾構機洞內解體；6號線8標是在既有車站未預留始發(fā)條件下進行始發(fā)，期間下穿二環(huán)高架橋、府河、側穿中鐵九天廣場錨索、上穿5號線既有隧道，同時以350米小曲線半徑穿越鐵二院房屋，并重疊穿越上世紀五十年代老舊房屋；18號線采用集團公司首臺大直徑盾構（8.6米）盾構穿越中風化泥巖地層，區(qū)間屬于洛帶氣田和蘇碼頭氣田影響區(qū)，影響程度為天然氣危害低區(qū)，為低瓦斯盾構掘進區(qū)間。

    挑戰(zhàn)才剛剛開始……