中建隧道徐州地铁1号线项目彭城广场站为徐州地铁1、2号线换乘车站,是国内地铁标志性分离式车站——集明、暗、盖为一体的综合性车站,其面临周边环境复杂、施工工法多样、结构体系转换复杂等,工程囊括矿山法暗挖、明挖、半盖挖、顶管等多种施工工法,其施工条件复杂程度堪称江苏最难、全国罕见!
难度升级给项目带来了更大的挑战,面对诸多复杂因素,项目部通过打破常规、大胆创新,在充分认知后采取“创新驱动、科技先行”化解风险的思路,不断运用新设备、新工艺、新技术解决各种“世界级”难题。
根植项目,巧借外力,优化设计解难题
彭城广场站作为全线重中之重,备受各方关注。为充分了解并掌控其风险因素,项目组织了15余次内外部专家专题风险咨询会,积极邀请中国工程院院士王梦恕先生等知名专家出谋划策,积极推动方案稳定性问题解决。
多方案比选找答案;彭城广场站前后共有十余套设计方案,综合占地拆迁、交通疏解、工期安全等多方面因素,项目本着“优化设计,简化施工”的原则,进行多方案比对,寻求最佳设计方案。其中,最具代表性的有中山路联络线方案、彭城广场站小洞暗挖分离岛方案、彭城广场站PBA方案、彭城广场站大洞暗挖方案。
多工法组合解难题;彭城广场站从最初的PBA全暗挖施工方案,分解为“明挖+暗挖+盖挖”的综合多工法组合施工方案,化解PBA全暗挖施工难题;部分车站采用暗挖,减少对淮海路交通的影响,降低时尚大道拆迁协调难度;盖挖可保证彭城路顺利通车与苏宁广场按时开业,降低施工协调难度;明挖使桁架支撑与栈桥结合,确保快速安全施工。
创新驱动探真理,深大车站巧组织
彭城广场站明挖基坑包括1号和2号线车站,基坑宽56m、开挖最深35m、土石方量31万方土石方(其中石方7万方)、5道混凝土支撑。在这种复杂组合结构体系下,分别采用明挖、盖挖、暗挖等不同施工方法,交叉施工频繁,解决了施工过程中围护结构、支撑架设、基底石方爆破、土石方挖运、主体结构施作等复杂的施工力学体系转换和施工工序组织衔接等难题。
场布化整为零施工组织;针对彭城广场地铁站现场北侧仅有11m宽,如此狭窄的单口式施工便道要承担31万方土石方外运(其中石方7万方)、10.5万方商砼进场浇筑,1.7万吨钢筋进场制安(相当6个标准车站的施工体量)重任,项目部通过场布方案比对优化,形成“群塔立体交叉协作物料转运”综合物料转运技术方案,安全有序打开流水作业施工局面,7个月完成31万方土方开挖,高峰期3000方/天。
“双轮铣+旋挖钻+成槽机”三位一体连续墙成槽;彭城广场站围护采用地下连续墙,成槽过程中上部10m范围为极易坍塌老城杂填土、下部15m为极易偏孔的130MPa高强直立灰岩,地下连续墙最深36m。面对成槽难度极大,项目采取“双轮铣+旋挖钻+成槽机”综合成槽技术,成功解决130MPa高强硬岩成槽问题,实现240天高效完成125幅连续墙施工。
超大超深基坑双S型放坡开挖;超大超深基坑,超量土石方开挖工期压力大,基底直立围岩突水风险高;深大基坑砼支撑纵横交错和格构柱林立密布,对基坑顺利开挖作业干扰大,面对31万方土石方的地下五层地铁深大基坑,通过“定点平运翻挖—双S型放坡倒运—液压抓斗垂直抓运”出渣方式快速开挖运渣;实现基坑分段分块分阶段快速见底目标。
复杂周边环境下高承压大涌量条带状地下水控制;彭城广场站基坑开挖深、承压水水头高、涌量大及呈条带状不均匀分布等难题突出,通过竖向止水帷幕、坑内潜/承压分阶段抽排降水、坑外地下水清洁回灌等技术措施综合运用,成功化解深大基底直立围岩突水风险。
多域边界条件下暗挖洞室群施工的群洞效应与优化控制;暗挖隧道地层上软下硬且拱顶位于富水泥石分界面上,地质条件差;隧道近距离地下商业街,爆破振数控制要求极高;250m暗挖隧道包括左右线2个暗挖车站及6个横通道,涉及8种断面,面临断面尺寸大、埋深浅,三维立体交错的暗挖群洞和洞中洞斜切面马头门施工的风险和难度极大;明、暗、盾施工干扰大,施工风险高。
为避免暗挖群洞带来地层扰动引起地表及周边沉降,过程采取间隔开挖、多作业面协调作业,分“左线暗挖阶段+盾构阶段+右线暗挖阶段”三阶段施工组织,化解“明挖与暗挖”、“盾构与暗挖”、“暗挖与暗挖”交错施工的相互影响;同时通过“6/4导洞步序协调优化技术”化解6个横通道与2条主隧道穿插作业矛盾,通过“CRD中支撑主动托换技术”解决狭窄横通道内机械作业空间问题,通过“机械掏槽成减震带+竖向掏槽微爆控制技术”控制振数满足中心敏感区爆破安全要求。
动态施工建模型,智慧管控依科技
复杂条件下地铁车站(彭城广场站)施工BIM技术:面对空间结构鳞次栉比、施工工法特殊繁多、管理线条交织错综的施工现状,为加强施工全过程的进度、质量和安全管理,项目深化应用基于BIM城市轨道交通智慧建造平台,基于移动互联网、云平台的快速传输技术,建立施工信息与监测数据的信息融合及反馈机制,对施工安全状态进行智慧化预测和判断,进而达到对施工全过程进行智能化建造。
通过“BIM轻量化+移动互联+手机端”实现人人BIM;随进度推送相关知识规范,分配领导驾驶舱,做到过程BIM;通过“标准工作流程化、流程工作信息化、信息工作数据化、数据利用智能化”,实现基于BIM的智慧建造平台;通过BIM等信息化技术实现建造模拟、多作业面协调、方案比选、进度跟踪,从而达到对施工过程动态风险演变进行控制的目的。
目前,彭城广场站已进入最后攻坚阶段,其超大超深基坑地下五层结构的车站已经完成四层,累计完成80%;盖挖车站结构已经完成,累计完成100%;暗挖车站完成左右线开挖支护,累计完成70%;预计2018年3月完成车站所有主体结构。
“徐州铁人”自项目进场以来,便始终把技术创新放在项目建设的重要位置,项目以“铁人科技创新工作室”为载体,先后在江苏省及中建总公司科研立项两项、被评选为中建总公司十大基础实施科技示范工程、申请软件著作权4项、发明及实用新型专利4项、先后作为江苏省住建厅、中建总公司等科技观摩点组织大型观摩活动10余次。将来,项目将持续加强科技力量以保障安全质量、工期管理,助力企业品质持续提升。(文/中建隧道徐州地铁1号线:张艳涛)