難點2
隧道挖掘孤石處理
打眼爆破使孤石松動
盾構(gòu)機推進削土石如泥
廈門地鐵車站區(qū)間主要采用盾構(gòu)法進行施工，簡單來說，就是用盾構(gòu)機挖掘隧道。在全國地鐵施工中，盾構(gòu)法是最先進的施工工藝之一，安全性高，還能一次成洞。
那么，盾構(gòu)機是如何挖隧道的？首先，地鐵站要進行圍擋施工，主體結(jié)構(gòu)建得差不多，盾構(gòu)機就出發(fā)。“先挖一個巨大的豎井，將盾構(gòu)機放進井里。”廈門軌道交通集團高級經(jīng)理石文廣說，盾構(gòu)機一旦下地，只能前進，不能后退。
廈門地鐵使用的“成功號”盾構(gòu)機全長85米，如果豎起來，有近30層樓高；重510噸，相當(dāng)于100多頭成年大象的總重量；直徑6.45米，比兩層樓還高。盾構(gòu)機的前端有千斤頂、鋼鐵刀盤，通過千斤頂作用在管片上的力，使盾構(gòu)機向前推進。向前掘進時，刀盤旋轉(zhuǎn)，削土石如泥，將阻擋在前面的土方清理下來，通過管路或輸送機，將土方送到泥水分離站或電瓶車上拉走。設(shè)備外部還有一層厚厚的盾殼，像護盾一樣，對挖掘出的隧洞段起到臨時支撐作用，確保隧道挖掘施工的安全。
“成功號”盾構(gòu)機最大推進速度為每分鐘80毫米，也就是說，每小時最多能往前挖4.8米。石文廣說，盾構(gòu)機每天最多掘進20米，一般是10米。如果碰到花崗巖比較多，只能前進幾十厘米。推進一定距離后，盾構(gòu)機就會停下來，將呈弧形的管片貼在挖出的隧道洞壁上。拼貼完后，一個完整的隧道壁就出來了。
“盾構(gòu)機挖地鐵隧道比人工挖掘要快得多，但它也有‘天敵’，最怕遇上又大又硬的孤石。”石文廣告訴記者，盾構(gòu)機碰到大的孤石，硬挖會嚴重損壞盾構(gòu)機前面的刀盤。廈門普遍存在上軟下硬的地質(zhì)情況，區(qū)間孤石及基巖凸起嚴重，有的孤石直徑達五六米。“單單呂厝站處理的孤石就有約3000立方米。”
盾構(gòu)機掘進前，如果探明有基巖和孤石，就需要提前處理。比如，在地面打眼，進行爆破，或者從盾構(gòu)機前面打眼爆破。爆破后，大型孤石會松動，就能被運走。
亮點
科技創(chuàng)新助力為地鐵建設(shè)“加速度”
國家“十三五”規(guī)劃綱要提出,要進一步發(fā)展新型建造方式,特別是推行建筑工業(yè)化、裝配式施工,以縮短建造工期,提升工程質(zhì)量。
廈門地鐵1號線在建設(shè)過程中全面落實建筑工業(yè)化、裝配式施工等新型建造方式,借助先進理念、先進技術(shù)和科技手段,不斷推行工藝改進、工法創(chuàng)新、管理創(chuàng)新,規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、精細化的工程質(zhì)量取得了可喜的成效。
鋪軌鋼彈簧浮置板有效減振減噪
在廈門地鐵線網(wǎng)建設(shè)過程中,鋪軌作業(yè)施工率先契合了建筑工業(yè)化、裝配式施工這一發(fā)展方向。“地鐵1號線的鋪軌采用國內(nèi)先進的軌排預(yù)制法，是一種機器鋪軌方式。”廈門軌道交通集團建設(shè)事業(yè)總部軌道項目經(jīng)理何廣飛告訴記者，軌排架軌法可以有效加快鋪軌進度。
地鐵軌排由軌枕、鋼軌以及連接兩者的眾多扣件組成，寬約2.5米。地鐵1號線共鋪64.789公里，每節(jié)軌排25米，大概需要鋪2590多節(jié)軌排，那么，這些又長又重的軌排，如何運到地下進行鋪設(shè)？
據(jù)了解，地鐵1號線全線設(shè)置6個鋪軌基地，所有軌排在基地組裝好后，垂直運輸?shù)降叵?，然后由運輸車平行運輸?shù)礁鱾€站點。同時，在鋪軌作業(yè)施工中，還推行標(biāo)準(zhǔn)化管理流水作業(yè)，嚴格按照測量、鋼筋制作、軌排架設(shè)、模板安裝、軌排調(diào)整、道床澆注、混凝土養(yǎng)護等工序，沿線路滾動推進，有效提高鋪軌進程和質(zhì)量。
“1號線施工中還采用了CPIII軌道精密測量系統(tǒng)，提高了鋪軌精度。”何廣飛介紹，這項技術(shù)是從高鐵技術(shù)引進而來，在城市軌道交通工程中屬于新型技術(shù)，能夠明顯提高施工效率、降低安全風(fēng)險。
此外，地鐵1號線在鋪軌工程中設(shè)計了長約9.5公里的鋼彈簧浮置板結(jié)構(gòu)，占全線總量比約14.8%，大大降低地鐵車輛通行的振動及噪音影響。“有了它，列車就相當(dāng)于行駛在沙發(fā)上一般，噪聲明顯就小了，而乘坐地鐵列車的人也非常舒服。”何廣飛說，鋼彈簧浮置板道床減振和減噪效果很好，基本可以減少噪聲10分貝以上，能最大限度地減少對沿線高層建筑及周邊居民的影響。
接觸網(wǎng)進行防風(fēng)防腐特殊設(shè)計
在以往的地鐵隧道施工過程中，供電系統(tǒng)安裝工程必須在區(qū)間軌道貫通后才能施工，因此，供電施工進度一般都會相對滯后。但是，廈門地鐵創(chuàng)新思路和工法，在獲得軌面標(biāo)高及線路中心線數(shù)據(jù)后，供電專業(yè)即可在軌道工程未施工區(qū)域提前進行接觸網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)、疏散平臺等施工，最大限度利用作業(yè)空間，極大提高了施工效率。這一新工法的采用，使供電系統(tǒng)安裝工程得以在尚未鋪設(shè)軌道的情況下實施，也就是實現(xiàn)了“無軌式施工”“交叉式作業(yè)”。
廈門高溫高濕天氣常見，針對廈門的氣候特點，地鐵1號線接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行了“防風(fēng)”“防腐”特殊設(shè)計。地鐵1號線車輛段、停車場柔性接觸網(wǎng)采用鏈形懸掛，較傳統(tǒng)的簡單懸掛，增加架空接觸網(wǎng)的抗臺風(fēng)性能，提高接觸網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。
“廈門多臺風(fēng)，接觸網(wǎng)的防風(fēng)設(shè)計是個嚴峻考驗。”廈門軌道交通集團建設(shè)事業(yè)總部接觸網(wǎng)項目經(jīng)理鄭維榮介紹，廈門地鐵1號線接觸網(wǎng)特別對接觸懸掛進行優(yōu)化，同時增加接觸網(wǎng)腕臂支持結(jié)構(gòu)，通過有限元分析選取支柱類型，提高接觸懸掛的穩(wěn)定性，保證支持結(jié)構(gòu)的強度，從而達到防風(fēng)效果。
BIM技術(shù)三維模型提高設(shè)計質(zhì)量
廈門地鐵的施工設(shè)計，最大的特色是全生命周期采用先進的BIM技術(shù)，從設(shè)計到施工再到運營，BIM技術(shù)貫穿整個建設(shè)過程中。
眾所周知，施工需要先出設(shè)計圖紙，而廈門地鐵采用的BIM技術(shù)是利用三維建筑模型來模擬施工過程。把設(shè)計從二維變成了三維模型，減少了設(shè)計返工與施工中的設(shè)計意圖曲解，提高設(shè)計質(zhì)量。
廈門軌道集團建設(shè)事業(yè)總部計劃專業(yè)經(jīng)理魏錦地介紹，相較于以往的工程技術(shù)，BIM技術(shù)最顯著的優(yōu)勢就是“可視化”,即你看到的模型是什么樣的，最后做出來的實際效果就是什么樣的。無論是現(xiàn)場效果還是施工進度，都可做到非常精確的模擬。
“特別是1號線車站裝修采用的閩南古厝元素，其中的‘人字梁’就需要通過BIM來設(shè)計，才能實現(xiàn)。”魏錦地說，站廳層高度是固定的，只需把施工過程中會用到的各種材料的規(guī)格、尺寸和其他數(shù)據(jù)等輸入程序，通過BIM完成建模，就可對其進行旋轉(zhuǎn)、放大等一系列操作，直觀地看到裝修后的效果。
目前，廈門地鐵是國內(nèi)首個采用“業(yè)主主導(dǎo)、BIM咨詢單位牽頭、參建各方具體實施”BIM技術(shù)應(yīng)用模式的地鐵工程，在工程建設(shè)“全線路、全系統(tǒng)、全過程”系統(tǒng)性地應(yīng)用BIM技術(shù)，積極探索軌道交通設(shè)計、建設(shè)及運營管理新模式。
