地表加固盾构机推进 揭秘地铁1号线创新工艺

   原标题：地表加固注浆止水 盾构机推进削土石如泥 揭秘地铁1号线创新工艺

　　地铁1号线施工十分注重基础工程保障。(记者林铭鸿摄)

　　地铁施工凝聚着全体建设者的智慧和拼搏。(记者郑晓东摄)

　　盾构机挖掘出通道后，大批工人对隧道进行加固维护(记者林铭鸿摄)

　　铺轨施工推行标准化管理流水作业。(本报记者王协云摄)

　　接触网特别对接触悬挂进行优化。(记者王协云摄)

厦门日报讯 （文/记者张彦宇）距离厦门地铁1号线12月31日开通试运营的日子越来越近了。2014年4月1日地铁1号线工程正式开工建设以来，一直备受市民的广泛关注，施工方也攻克了许多重点难点工程，建设捷报频传。不到四年的时间里，地铁建设者们在地下筑起了一座地下交通王国，长长的隧道向前延伸，带着厦门人梦想的地铁列车正飞驰而来。

1号线南北贯穿厦门，连接了思明区、湖里区、集美区等重要组团。经过繁华的老城区，站点周围建筑密集，地层富水富沙，地下管线错综复杂，区间孤石及基岩凸起严重，地质条件十分复杂，是目前国内施工难度较大的地铁线路。

近日，本报记者走访岛内最大的换乘站吕厝站，对地铁施工的重点、难点进行实地探访，带大家近距离感受厦门地铁工程建设的脉搏。

难点1

深基坑挖掘

地表加固注浆止水

解决地层富水富沙问题

吕厝站作为地铁1号线、2号线双线换乘的地铁站，主体设计结构较为复杂，在建设中不仅要克服技术上的难题，还要确保周边环境不受影响，被称为厦门地铁最难啃的“硬骨头”，是厦门在建地铁车站中施工最复杂的站点。面对如此艰巨的条件，厦门地铁建设者统筹协调设计、施工、监理等诸多环节，见招拆招破解施工难题。

“吕厝站是地下二层岛式车站，在车站深基坑施工过程中，面临着诸多工程重难点，该站点也是施工难度最大的站点之一。”厦门轨道交通集团项目高级经理张文辉说。

据了解，深基坑工程是一个需要结构力学、材料力学、理论力学、土力学、水利学等多学科知识的综合工程，是集挡土、支护、防水、开挖等多个环节的系统工程，具有临时性、复杂性、随机性和地域性等特点，任何一个环节的失误都会造成不可预计的后果。

首先要解决的是地层富水富沙的问题。“沿海城市地下水位都比较高，有的地下两三米就都是水了。”张文辉介绍，厦门地层基本是全风化花岗岩层土体，泡水很容易软化崩解，对于地铁施工是不小的挑战。

“为了保证施工安全，开挖之前，我们采取地表加固、注浆止水的措施。”张文辉说，在开挖地铁隧道前，打设降水井，可提前降水固结土体，防止土层泡水崩化。通过打孔降水，可有效把水位控制在开挖作业面以下，确保作业安全。

“为确保连续墙质量和安全控制的问题，我们在施工前开展了成槽实验并进行工艺评估，及时调整施工工艺，以保证槽壁的稳定。”张文辉告诉记者，在成槽过程中，他们还采用支撑加固、数据分析监控、超声波检测以及多种成熟的工艺，克服了客观环境对施工的限制。

目前，国内修建地铁车站使用最多的方法是“明挖法”，吕厝站采用的也是“明挖法”施工。

“先要做地下连续墙围护结构，由上向下开挖土石方至设计标高后，再从基底由下向上施工，完成车站主体结构，最后顶板以上回填并恢复地面。”张文辉说，两个站点施工完成后，区间会采用盾构法施工。从车站主体施工到隧道区间施工，这大概需要两年左右时间。

难点2

隧道挖掘孤石处理

打眼爆破使孤石松动

盾构机推进削土石如泥

厦门地铁车站区间主要采用盾构法进行施工，简单来说，就是用盾构机挖掘隧道。在全国地铁施工中，盾构法是最先进的施工工艺之一，安全性高，还能一次成洞。

那么，盾构机是如何挖隧道的？首先，地铁站要进行围挡施工，主体结构建得差不多，盾构机就出发。“先挖一个巨大的竖井，将盾构机放进井里。”厦门轨道交通集团高级经理石文广说，盾构机一旦下地，只能前进，不能后退。

厦门地铁使用的“成功号”盾构机全长85米，如果竖起来，有近30层楼高；重510吨，相当于100多头成年大象的总重量；直径6.45米，比两层楼还高。盾构机的前端有千斤顶、钢铁刀盘，通过千斤顶作用在管片上的力，使盾构机向前推进。向前掘进时，刀盘旋转，削土石如泥，将阻挡在前面的土方清理下来，通过管路或输送机，将土方送到泥水分离站或电瓶车上拉走。设备外部还有一层厚厚的盾壳，像护盾一样，对挖掘出的隧洞段起到临时支撑作用，确保隧道挖掘施工的安全。

“成功号”盾构机最大推进速度为每分钟80毫米，也就是说，每小时最多能往前挖4.8米。石文广说，盾构机每天最多掘进20米，一般是10米。如果碰到花岗岩比较多，只能前进几十厘米。推进一定距离后，盾构机就会停下来，将呈弧形的管片贴在挖出的隧道洞壁上。拼贴完后，一个完整的隧道壁就出来了。

“盾构机挖地铁隧道比人工挖掘要快得多，但它也有‘天敌’，最怕遇上又大又硬的孤石。”石文广告诉记者，盾构机碰到大的孤石，硬挖会严重损坏盾构机前面的刀盘。厦门普遍存在上软下硬的地质情况，区间孤石及基岩凸起严重，有的孤石直径达五六米。“单单吕厝站处理的孤石就有约3000立方米。”

盾构机掘进前，如果探明有基岩和孤石，就需要提前处理。比如，在地面打眼，进行爆破，或者从盾构机前面打眼爆破。爆破后，大型孤石会松动，就能被运走。

亮点

科技创新助力为地铁建设“加速度”

国家“十三五”规划纲要提出,要进一步发展新型建造方式,特别是推行建筑工业化、装配式施工,以缩短建造工期,提升工程质量。

厦门地铁1号线在建设过程中全面落实建筑工业化、装配式施工等新型建造方式,借助先进理念、先进技术和科技手段,不断推行工艺改进、工法创新、管理创新,规范化、标准化、信息化、精细化的工程质量取得了可喜的成效。

铺轨钢弹簧浮置板有效减振减噪

在厦门地铁线网建设过程中,铺轨作业施工率先契合了建筑工业化、装配式施工这一发展方向。“地铁1号线的铺轨采用国内先进的轨排预制法，是一种机器铺轨方式。”厦门轨道交通集团建设事业总部轨道项目经理何广飞告诉记者，轨排架轨法可以有效加快铺轨进度。

地铁轨排由轨枕、钢轨以及连接两者的众多扣件组成，宽约2.5米。地铁1号线共铺64.789公里，每节轨排25米，大概需要铺2590多节轨排，那么，这些又长又重的轨排，如何运到地下进行铺设？

据了解，地铁1号线全线设置6个铺轨基地，所有轨排在基地组装好后，垂直运输到地下，然后由运输车平行运输到各个站点。同时，在铺轨作业施工中，还推行标准化管理流水作业，严格按照测量、钢筋制作、轨排架设、模板安装、轨排调整、道床浇注、混凝土养护等工序，沿线路滚动推进，有效提高铺轨进程和质量。

“1号线施工中还采用了CPIII轨道精密测量系统，提高了铺轨精度。”何广飞介绍，这项技术是从高铁技术引进而来，在城市轨道交通工程中属于新型技术，能够明显提高施工效率、降低安全风险。

此外，地铁1号线在铺轨工程中设计了长约9.5公里的钢弹簧浮置板结构，占全线总量比约14.8%，大大降低地铁车辆通行的振动及噪音影响。“有了它，列车就相当于行驶在沙发上一般，噪声明显就小了，而乘坐地铁列车的人也非常舒服。”何广飞说，钢弹簧浮置板道床减振和减噪效果很好，基本可以减少噪声10分贝以上，能最大限度地减少对沿线高层建筑及周边居民的影响。

接触网进行防风防腐特殊设计

在以往的地铁隧道施工过程中，供电系统安装工程必须在区间轨道贯通后才能施工，因此，供电施工进度一般都会相对滞后。但是，厦门地铁创新思路和工法，在获得轨面标高及线路中心线数据后，供电专业即可在轨道工程未施工区域提前进行接触网、环网、疏散平台等施工，最大限度利用作业空间，极大提高了施工效率。这一新工法的采用，使供电系统安装工程得以在尚未铺设轨道的情况下实施，也就是实现了“无轨式施工”“交叉式作业”。

厦门高温高湿天气常见，针对厦门的气候特点，地铁1号线接触网结构进行了“防风”“防腐”特殊设计。地铁1号线车辆段、停车场柔性接触网采用链形悬挂，较传统的简单悬挂，增加架空接触网的抗台风性能，提高接触网运行的稳定性。

“厦门多台风，接触网的防风设计是个严峻考验。”厦门轨道交通集团建设事业总部接触网项目经理郑维荣介绍，厦门地铁1号线接触网特别对接触悬挂进行优化，同时增加接触网腕臂支持结构，通过有限元分析选取支柱类型，提高接触悬挂的稳定性，保证支持结构的强度，从而达到防风效果。

BIM技术三维模型提高设计质量

厦门地铁的施工设计，最大的特色是全生命周期采用先进的BIM技术，从设计到施工再到运营，BIM技术贯穿整个建设过程中。

众所周知，施工需要先出设计图纸，而厦门地铁采用的BIM技术是利用三维建筑模型来模拟施工过程。把设计从二维变成了三维模型，减少了设计返工与施工中的设计意图曲解，提高设计质量。

厦门轨道集团建设事业总部计划专业经理魏锦地介绍，相较于以往的工程技术，BIM技术最显著的优势就是“可视化”,即你看到的模型是什么样的，最后做出来的实际效果就是什么样的。无论是现场效果还是施工进度，都可做到非常精确的模拟。

“特别是1号线车站装修采用的闽南古厝元素，其中的‘人字梁’就需要通过BIM来设计，才能实现。”魏锦地说，站厅层高度是固定的，只需把施工过程中会用到的各种材料的规格、尺寸和其他数据等输入程序，通过BIM完成建模，就可对其进行旋转、放大等一系列操作，直观地看到装修后的效果。

目前，厦门地铁是国内首个采用“业主主导、BIM咨询单位牵头、参建各方具体实施”BIM技术应用模式的地铁工程，在工程建设“全线路、全系统、全过程”系统性地应用BIM技术，积极探索轨道交通设计、建设及运营管理新模式。

提醒

厦门地铁开通服务热线

12月31日，厦门地铁1号线将开通试运营，标志厦门正式迈入“地铁时代”。地铁建设离不开各级党委、政府的关心和支持，离不开有关职能部门和相关产权单位的协调和配合，离不开全体建设者的智慧和拼搏，更离不开社会各界和广大市民朋友们的关注、理解、支持、参与和包容。

在开通试运营初期，像全国很多城市一样，厦门地铁也可能存在些许问题和不足之处，比如，在便捷方面，目前1号线全线24座车站已有70个出入口投入使用，占车站总数的70%，但各站点出入口尚达不到4个。在服务方面，1号线共配置40列车辆，完成列车调试28列，签署预验收24列。列车在工作日早晚高峰期(7:30-9:30，17:30-19:30)每7分钟一班，其他时段9分钟一班，和其他城市地铁相比，行车间隔较长。

厦门轨道交通集团表示，将广泛收集乘客建议，真诚回应乘客诉求，及时完善试运营过程中发现的问题和不足之处，不断总结运营中的经验，围绕乘客用户体验，切实加以改进，最大限度地为乘客创造便捷舒适的乘车环境。市民如有建议或意见，可拨打厦门地铁服务热线0592-2506666，厦门地铁将竭诚为广大市民服务。

链接

“占一还一”

厦门地铁1号线经过位于老城区的将军祠站、镇海路站等站点，地下管线错综复杂，场地狭小紧凑，再加上交通流量大，施工条件十分有限。

据介绍，部分车站采用半盖挖施工法，就是在地铁工地上方做一个盖板，供机动车通行，同时地铁施工紧张地在盖板下进行。通过这种方式，可以让出约两个半车道的道路资源，缓解施工对交通带来的压力。此外，施工围挡对主要道路一般采取“占一还一”措施，即施工占用一个车道，通过改造增加一个车道，使施工前、施工后都保持一样的车道数。

“为了让市民有个适应的过程，围挡一般在周六零时进行。”市公安交通管理局交通秩序管理大队教导员吴志鹏介绍，为了让施工围挡对交通的影响降低到最低限度，有的围挡甚至要分十几期进行。