超级工程建设引领城市发展未来

2018-10-13 admin

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  每一项重大工程的诞生,背后都承载着城市的梦想,寄托着全市人民的希望。

  每一项重大工程的建设,背后都无一例外发生过动人心魄的故事,同时也记录下了建设者们攻坚克难的决心。

  2018年10月1日,共和国第69个国庆之际,武汉迎来一个激动人心的时刻:全球性超级工程武汉长江公铁隧道、武汉地铁7号线号线东段一期,三项重大民生工程同时投入使用。

  这是举世瞩目的工程。尤其是武汉长江公铁隧道,是世界上首条公铁合建的盾构法隧道,也是公认的全球性超级工程。德国海瑞克集团是全球盾构机领域的著名设计和制造企业,该集团董事会成员冠腾说,从技术和建设难度上说,武汉长江公铁隧道可以说是世界最难的隧道工程之一,但如果从隧道设计、掘进和投入运营所耗时间来看,绝对是世界上最快的,没有之一。

  凡是过去,皆为序章。新时代赋予的使命,让武汉紧紧盯住建设世界级地铁城市的目标,不敢有丝毫松懈。武汉地铁集团有关负责人表示,将努力在2021年底建成400公里轨道交通,武汉地铁有信心兑现对这座城市和市民的承诺,也更有信心把更多的世界级的超级工程建设好和运营好。

  这是世界上首条公铁合建的盾构法隧道,武汉长江公铁隧道开工伊始就持续受到社会各界关注。2016年的国庆节期间,中央电视台《超级工程Ⅱ》纪录片第一集《中国路》就曾重点介绍过这一工程,并获得了海内外观众和网友的高度肯定。

  然而,世界级的工程也对应着世界级的难度:总重量4400吨左右的盾构机,全长达到了创纪录的167米;隧道断面达到195平方米,是2号线倍多;隧道挖掘出来的土方有100多万立方米,出土量相当于建造一座上海金茂大厦的建筑体量;1360米长的“泥岩+砾岩”复合地质让盾构机举步维艰,最慢时掘进速度仅为每天1环,长度只有2米……

  为了保质保量建成这一工程,武汉地铁集团的建设者们攻克了4大难点,突破了复合地质的难题,上演了一幕幕值得武汉城市建设史永远铭记的画面。

  武汉地铁集团有关负责人说,在推进武汉长江公铁隧道建设时,可以说能遇到的困难都遇到了,“总结说来就是,盾构机又大又重,运输困难;盾构机在地下被迫进行二次始发;基坑深度达到44.1米,地下水压巨大;地质复杂换刀频率超乎想象”。

  直径达15.76米,重量达4400吨,越江隧道的两台过江盾构机是名副其实的世界级“大块头”。2014年1月,这两台盾构机的生产订单下到了德国,经过定制生产再运送到武汉,前后花去2年时间。来到武汉时,盾构机被拆分成了一个个拱形部件。武汉地铁集团有关负责人说,从德国运至上海,再从上海来到武汉,两个“大块头”都是坐船而来。从码头运往市中心,其进城线路也是多部门协作才定下来的。

  “因为盾构机是‘三超’运输。”上述负责人说,“这‘三超’是指超高、超宽、超重,因此必须要精心选择运输线路,要不路上被电线杆等阻挡,根本送不到工地上来。为此,多个部门对运输线路进行反复选择、论证,最终才保证盾构机安全抵达。”

  然而,盾构机始发后又遇到了新问题。原来,整个盾构机全长167米,包括前方15.7米长的盾体和后面共6节、150多米长的车架。这么长的盾构机若整体始发将有两个困难:其一,安放如此大的盾构机,对基坑深度和长度都要求太高,现实中的施工场地不具备条件;其二,如果把167米长的整个盾构机完整始发,需要修建加长加大的场地,会增加几千万元的成本投入。

  技术人员们决定创新性采用“盾构分离始发技术”,让一部分盾构设备先忙起来,随着再拼接剩余部分,保证施工效率,并因此完成了全世界范围内第一次采用分离始发的方式。

  由于盾构机本身超大、超长,与盾构机相匹配的基坑也是国内同等规模断面中开挖深度最深的基坑,达到了44.1米。这也造成盾构机底部水土压力相当大。

  “又是第一次遇到。”项目部有关负责人表示,44.1米深处盾构施工,极大地提升了工程风险。与此同时,始发的盾构机姿势是一个下坡的形态,也会造成水土压力上下不一,密封牢固度受到影响。一旦对盾构机掌控不好,可能会发生“栽头”的情况。

  为了解决上述问题,工程人员针对性地做了一系列的工作,在始发掘进中,技术人员也以“如履薄冰”的谨慎态度,监控每一个数据,对每一个可能出现的危险点都反复论证和预判,把风险控制在最低点,确保盾构机始发后的绝对安全。

  武汉相对于国内外其他城市,地质条件显得特别复杂,也被形容为“地质博物馆”:软的、硬的、稀的、稠的什么都有,山体、溶洞、湖区、大江、大河一个不少。地下施工难度大,风险高。大武汉地下情况之复杂,曾被专家认定为“不适宜修地铁的城市”。

  针对江底“年糕团”与“钻石层”复合地质,技术人员们还对刀盘进行了改良,改变了刀具切削的原设计理念,效率大大提高。

  武汉长江公铁隧道建设中所遇到的一些突发情况也是“从来没有碰到过的”。

  2017年8月11日,盾构机正像往常一样在长江江底掘进,突然,现场工人们听到了很大的水响声。

  情急之下,在无法第一时间确认问题源头时,工人们在30秒内立刻关闭了盾构机仓门,将盾构机刀盘及其后的法兰罐与后方隧道隔离。

  让人惊出一身冷汗的是,其后的48秒内,整个345立方米大的法兰罐就被长江的水和砂灌满。

  “要不是仓门关闭及时,后果就不堪设想了。好在我们现场处置很快,没有形成不可控的局面。”项目部负责人说。

  在接下来的3天时间里,潜水员多次进入法兰罐排摸,最终找到了原因:原来,坚硬的砾岩层在盾构机刮刀强大压力的作用下产生了反作用力,并将刮刀刀桶螺栓拉断,导致刀桶直接被弹回法兰罐内,此时盾构机上就出现了一个窟窿,江水、江砂立刻通过这个洞进入盾构机的法兰罐。

  “这是在全世界盾构工程中也从未遇到过的突发情况。那么大的盾构机,怎么可能会被石头打掉刀桶?但长江下方复杂的地质情况,就让这绝对不可能发生的情况发生了。”武汉地铁集团二级项目经理倪正茂说。

  最终,局面被完全控制,脱落的刀桶重新被固定,法兰罐内的江水和江砂也被及时清运掉,盾构机恢复了正常的工作。吃一堑长一智,考虑到江底砾岩硬度超普通混凝土三四倍,为了不再让这种突发情况发生,盾构机每推进5环,工作人员就要检查一次刮刀刀桶螺栓。

  经过反复研究,技术人员想到在刮刀后方加一层保护罩,哪怕再一次刮刀螺栓断裂,刀桶反弹后被保护罩挡住,也不会完全弹退至法兰罐内并在盾构机上形成一个窟窿。

  说干就干!保护罩很快被安装上去,并很快显示出了其威力。2018年1月12日,左线隧道施工过程中,再次出现刮刀螺栓断裂的情况。可由于安装了保护罩,刀桶未全部弹出,没有造成法兰罐浸没的情况,保护罩的实用性得到了证实,仅用了4个小时,技术人员就恢复盾构施工,将工程风险成功化解。

  不仅如此,项目部还在法兰罐前安排了专人值守,同时,法兰罐内也安装了摄像头,盾构操作室及中央监控室能够实时了解到法兰罐内的情况,这样能在第一时间了解到法兰罐内情况,并及时做出反应,处置可能发生的风险。同时,在制定处理方案时,技术人员也能够通过录像回放,清楚看到整个事情发生的全过程,这就能便于找到原因,指导解决方案的制定。

  回望过去的5年时间,7号线攻克了一个又一个建设难关,取得了一项又一项技术创新。它的建成,将使得武汉多了一条过江通道,还将极大缓解南湖地区居民的出行压力。

  武汉地铁徐家棚站为5、7、8三线号线徐家棚站地下四层,与武汉长江公铁隧道实行“公铁合建”,为国内外首创。正因如此,车站建设时,基坑开挖深度较深,最深处达36.76米,是目前武汉地铁车站最深的基坑。

  在长江边挖出一个超大、超深基坑,是工程首先得面对的一个难题。首先,这里地处长江I级阶地,离长江仅500米左右,其地质含砂量大,地下水和长江水都丰富,这就意味着根基“不好生根”。其次,车站有地下四层,同时地下的公路和地下车站一边要和路面公路对接,一边还要和地铁对接,基坑建设难度随之猛增。

  武汉地铁集团有关负责人说,如果按传统施工方式,打入地下的钢管混凝土柱只需在地面有一个定位点,就可以直接插入地下立起来。但由于这一次基坑很深,最大开挖深度接近40米,钢管如果仅在地面进行垂直定位且深入长江边含砂量较大的地层的话,相当于在豆腐里面插筷子,根本立不住,钢管的垂直度无法保证。

  相对于常规定位工法,武汉地铁这次选择了两点机械定位法,极大降低了工程投资,提高了工作效率,真的让筷子在豆腐里插住了。

  地铁7号线武昌火车站北侧的出入口因必须下穿中山路隧道,不得不进行深挖。施工时,如果采用传统矿山法用人工进行挖掘,施工风险较大。

  为此,地铁建设者们采用非开挖技术的矩形顶管工法。通过精心设计和系统研究,研发了武汉地铁大断面矩形顶管通道的标准化设计、施工和设备制造的成套技术:即一个大断面矩形顶管从中山路的北侧向南侧进入掘进,采用非开挖技术,将7号线地铁武昌火车站北侧的出入口和站厅连接起来。

  这一技术减小人工开挖的风险,对中山路隧道的影响也降到了最低,有效解决了交通疏解、管线迁改的难题。

  最关键的是,以前需要3个月才能完成的工程,使用新方法后只用了两周时间。这一技术除了运用在7号线武昌火车站站两个下穿中山路隧道过街通道之外,还用在了7号线工程的多个项目中,这种示范和推广效应,取得了经济和社会效益双丰收。

  这项国内首创的地铁隧道“Z”形联络通道,诞生于7号线香港路站至三阳路站区间。一般而言,地铁的两条左右隧道呈平行状态,隧道间的联络通道和疏散平台只需在两条隧道间“画条横线”就可以了。

  但香港路站至三阳路站区间内的隧道呈现一上一下的重叠状态,横通道无法实现,此处又不可能建一个竖起来的联络通道。此外,香港路站至三阳路站之间地处汉口的繁华区,高楼林立,居民较多,交通复杂,地面无条件设施工坚井。

  为此,建设者们在两边隧道之间修建了Z字形联络通道,先从上面通道做一个较短的横通道,再做一个斜通道,下面隧道处再做一个较短横通道,形成Z字形。

  这个创新型的“Z”字形联络通道采用冻结法进行地层加固和矿山法暗挖施工,较传统的地面竖井内建设联络通道的方式大大减少了投资,缩短工期,减小对周边环境的影响。

  地铁7号线新河街站至螃蟹岬站区间下穿2号线号线螃蟹岬站。如果采用盾构法挖掘,盾构机无法通过2号线螃蟹岬站的地下围护桩,那就得向下深挖,从而导致7号线的螃蟹岬站向下深度变大,车站埋深更深。

  为此,武汉地铁集团决定采用平顶直墙矿山法替代盾构法,采用人工挖掘,同时截除影响7号线号线螃蟹岬站围护桩,将暗挖初衬结构顶板紧贴2号线螃蟹岬站结构底板,两者间不保留土体,采用刚性接触。

  这就相当于贴着2号线螃蟹岬站下面建设隧道,因此不用再向下深挖,减少了7号线螃蟹岬站的埋深。

  采用这种方式,地铁车站的埋深较传统的马蹄形断面减少3米,较盾构法减少5-7米,减少工程投资上千万元,还降低未来因地铁站过深而产生的运营能耗,提高了乘客舒适性。

  盾构首次下穿运营中高速铁路,在地下水丰富且压力大的暗河上建车站,依山环保地建成武汉首个园林式车辆段,地铁11号线东段一期建设过程中经历了各种艰难险阻,但在武汉地铁人的奋力拼博下,一一化解,最终顺利建成。

  11号线东段工程是武汉首次下穿设计时速350公里的高铁桥桩的地铁线路,下穿位置处于湖口站至光谷同济医院站区间,采用盾构法下穿武广高铁。这在武汉市政工程建设中从未有过,没有成熟的经验可以借鉴,稍有不慎,都可能引发极为严重的后果。

  为控制施工风险,地铁建设者们组成攻关团队,先后召开不同各类会议12次,做了隧道穿越既有线、在建线路的方案研究,根据各方意见和建议,及时对方案进行修改和完善,从施工工艺、质保措施和应急预案等各个方面予以规范,织成了一张牢不可破的保护网,对盾构下穿高铁的施工安全严加保护。

  其间施工方案、应急预案经过多次专家论证、评审,签订技术、施工、监测、安全等协议有十余份。另外,运用力学建模模拟、自动监测等手段,对盾构下穿高铁的影响范围进行分析,对地表、轨面标高等数据实时传送监测。合理设定掘进参数,严格控制出渣量,最终盾构安全顺利通过,累计沉降0.8毫米。

  穿越效果良好,确保了高铁正常运行,为后续类似工程提供重要的参考和借鉴。

  未来三路站因其所处位置地质条件极为复杂,是全线施工难度最大的车站,为了解决施工难题,光组织专家研讨会就达15次,请知名的勘察大师范士凯现场指导就达五六次。而这个难题就是大家最常见的泉水。

  众所周知,地下水是常见的地质特征,有些地方地下水丰富、水压很大,就会喷出地面,形成泉水。未来三路站附近就有一个泉井村,村里有个活灵泉,至今村里的村民还在用这里的泉水洗衣做饭。这对村民是件好事,对地铁施工者而言,就是头疼到裂的大难题。

  未来三路站全长371米,在车站下方有227米的岩溶,且这里的岩溶水量大,流速快,水压也大,喷出地面成为泉水,在地下奔流而过形成暗河。常规水泥浆注入后很快流失,根本没办法固定。

  如何才能在“暗河”上建地铁站,专家们反复论证后找到一系列解决方案。一方面对多且急的地下水,采取外截内排的形式,通过止水帷幕施工工艺,降低水的流速,将大部分水拦截排至地铁站区域之外,方便水泥浆能注入固定;另一方面,使用冲击钻27台,加固加密围护,防止出现整体“漂移”,相当于给整个车站加了一个防护盾,将复杂的地质环境排在车站之外。

  这一系列的处理方案解决了岩溶水高承压性、水量补给充足而又无法降水的难题,避免了建设期间可能出现岩溶塌陷和基坑涌水的风险,加上各处设置监测点,实时监测数据变化,整个施工过程未出现监测预警情况,都处于安全可控状态。

  光谷五路站是地铁11号线号线的换乘车站,考虑到建筑效果在地下一层,换乘节点区域设计了跨度26.1米×35.5米,层高8.85米的超大跨度空间,此规模的地下大跨度空间在全国的轨道交通设计中极为罕见。

  据悉,换乘节点区域顶板覆土约2.5米,覆土上方为规划的城市主干道,预计开通后车流量大,常规荷载工况下的荷载将产生极大的结构内力,结构设计需满足大偏压荷载工况、大跨度结构内力下的强度、刚度及稳定性要求,常规的钢筋混凝土结构无法满足要求。

  为此,设计采用了非常规的结构方案:顶板采用型钢混凝土组合梁结构来承载超大跨度下覆土及车辆荷载产生的巨大弯矩,而结构柱采用钢管混凝土方案来承载大跨度偏压荷载产生的压弯内力。

  顶板型钢梁与钢管柱的连接节点传力及构造均十分复杂,涉及到型钢梁与钢管柱的有效焊接、梁主筋与钢管柱的有效连接、梁箍筋、腰筋和拉筋如何与钢骨有效连接等问题,通过优化设计,最终解决了上述问题。根据施工时的监测情况及现覆土后的使用情况,型钢混凝土结构效果良好,达到了设计目的。

  地铁11号线长岭山车辆段位于光谷东武汉绕城高速公路以东、高新大道以北,科技一路、科技二路合围的狭长地块内,规划面积约53.55万平方米,围墙内面积约37.55万平方米。

  这里群山环绕、绿树成荫,生态环境良好。另一方面,起伏较大的地形,也意味着车辆段的建设中土石方工程量会很大,同时,段址内有一条川气东送天然气管道拆迁,协调难度较大。为此,武汉地铁集团通过深化车辆段功能定位,优化车辆段场坪标高和车辆段布局,减少了山体开挖工程量,实现了保护生态环境,保证工期的要求,将一个地铁车辆段建成了“天然的氧吧”

  车辆段整体设计为园林风格,16个单体建筑中,除运用库、检修主厂房外,其他生产厂房及办公楼大多采用挂瓦坡屋面,依山就势,高低错落,绿化点缀,青山、白墙、黛瓦相互呼应,进入车辆段犹如步入山水田园的画卷之中。

  段内房屋高度不超过三层楼,主要以单层及多层建筑为主,形成组团式布置,其中办公楼采用中式庭院设计风格,段内还配有专门的工业污水处理房,从而全方位保证将车辆段对周边环境的影响降至最低。

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  武汉相对于国内外其他城市,地质条件显得特别复杂,也被形容为“地质博物馆”:软的、硬的、稀的、稠的什么都有,山体、溶洞、湖区、大江、大河一个不少。地下施工难度大,风险高。大武汉地下情况之复杂,曾被专家认定为“不适宜修地铁的城市”。

  针对江底“年糕团”与“钻石层”复合地质,技术人员们还对刀盘进行了改良,改变了刀具切削的原设计理念,效率大大提高。

  武汉长江公铁隧道建设中所遇到的一些突发情况也是“从来没有碰到过的”。

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  经过反复研究,技术人员想到在刮刀后方加一层保护罩,哪怕再一次刮刀螺栓断裂,刀桶反弹后被保护罩挡住,也不会完全弹退至法兰罐内并在盾构机上形成一个窟窿。

  说干就干!保护罩很快被安装上去,并很快显示出了其威力。2018年1月12日,左线隧道施工过程中,再次出现刮刀螺栓断裂的情况。可由于安装了保护罩,刀桶未全部弹出,没有造成法兰罐浸没的情况,保护罩的实用性得到了证实,仅用了4个小时,技术人员就恢复盾构施工,将工程风险成功化解。

  不仅如此,项目部还在法兰罐前安排了专人值守,同时,法兰罐内也安装了摄像头,盾构操作室及中央监控室能够实时了解到法兰罐内的情况,这样能在第一时间了解到法兰罐内情况,并及时做出反应,处置可能发生的风险。同时,在制定处理方案时,技术人员也能够通过录像回放,清楚看到整个事情发生的全过程,这就能便于找到原因,指导解决方案的制定。

  回望过去的5年时间,7号线攻克了一个又一个建设难关,取得了一项又一项技术创新。它的建成,将使得武汉多了一条过江通道,还将极大缓解南湖地区居民的出行压力。

  武汉地铁徐家棚站为5、7、8三线号线徐家棚站地下四层,与武汉长江公铁隧道实行“公铁合建”,为国内外首创。正因如此,车站建设时,基坑开挖深度较深,最深处达36.76米,是目前武汉地铁车站最深的基坑。

  在长江边挖出一个超大、超深基坑,是工程首先得面对的一个难题。首先,这里地处长江I级阶地,离长江仅500米左右,其地质含砂量大,地下水和长江水都丰富,这就意味着根基“不好生根”。其次,车站有地下四层,同时地下的公路和地下车站一边要和路面公路对接,一边还要和地铁对接,基坑建设难度随之猛增。

  武汉地铁集团有关负责人说,如果按传统施工方式,打入地下的钢管混凝土柱只需在地面有一个定位点,就可以直接插入地下立起来。但由于这一次基坑很深,最大开挖深度接近40米,钢管如果仅在地面进行垂直定位且深入长江边含砂量较大的地层的话,相当于在豆腐里面插筷子,根本立不住,钢管的垂直度无法保证。

  相对于常规定位工法,武汉地铁这次选择了两点机械定位法,极大降低了工程投资,提高了工作效率,真的让筷子在豆腐里插住了。

  地铁7号线武昌火车站北侧的出入口因必须下穿中山路隧道,不得不进行深挖。施工时,如果采用传统矿山法用人工进行挖掘,施工风险较大。

  为此,地铁建设者们采用非开挖技术的矩形顶管工法。通过精心设计和系统研究,研发了武汉地铁大断面矩形顶管通道的标准化设计、施工和设备制造的成套技术:即一个大断面矩形顶管从中山路的北侧向南侧进入掘进,采用非开挖技术,将7号线地铁武昌火车站北侧的出入口和站厅连接起来。

  这一技术减小人工开挖的风险,对中山路隧道的影响也降到了最低,有效解决了交通疏解、管线迁改的难题。

  最关键的是,以前需要3个月才能完成的工程,使用新方法后只用了两周时间。这一技术除了运用在7号线武昌火车站站两个下穿中山路隧道过街通道之外,还用在了7号线工程的多个项目中,这种示范和推广效应,取得了经济和社会效益双丰收。

  这项国内首创的地铁隧道“Z”形联络通道,诞生于7号线香港路站至三阳路站区间。一般而言,地铁的两条左右隧道呈平行状态,隧道间的联络通道和疏散平台只需在两条隧道间“画条横线”就可以了。

  但香港路站至三阳路站区间内的隧道呈现一上一下的重叠状态,横通道无法实现,此处又不可能建一个竖起来的联络通道。此外,香港路站至三阳路站之间地处汉口的繁华区,高楼林立,居民较多,交通复杂,地面无条件设施工坚井。

  为此,建设者们在两边隧道之间修建了Z字形联络通道,先从上面通道做一个较短的横通道,再做一个斜通道,下面隧道处再做一个较短横通道,形成Z字形。

  这个创新型的“Z”字形联络通道采用冻结法进行地层加固和矿山法暗挖施工,较传统的地面竖井内建设联络通道的方式大大减少了投资,缩短工期,减小对周边环境的影响。

  地铁7号线新河街站至螃蟹岬站区间下穿2号线号线螃蟹岬站。如果采用盾构法挖掘,盾构机无法通过2号线螃蟹岬站的地下围护桩,那就得向下深挖,从而导致7号线的螃蟹岬站向下深度变大,车站埋深更深。

  为此,武汉地铁集团决定采用平顶直墙矿山法替代盾构法,采用人工挖掘,同时截除影响7号线号线螃蟹岬站围护桩,将暗挖初衬结构顶板紧贴2号线螃蟹岬站结构底板,两者间不保留土体,采用刚性接触。

  这就相当于贴着2号线螃蟹岬站下面建设隧道,因此不用再向下深挖,减少了7号线螃蟹岬站的埋深。

  采用这种方式,地铁车站的埋深较传统的马蹄形断面减少3米,较盾构法减少5-7米,减少工程投资上千万元,还降低未来因地铁站过深而产生的运营能耗,提高了乘客舒适性。

  盾构首次下穿运营中高速铁路,在地下水丰富且压力大的暗河上建车站,依山环保地建成武汉首个园林式车辆段,地铁11号线东段一期建设过程中经历了各种艰难险阻,但在武汉地铁人的奋力拼博下,一一化解,最终顺利建成。

  11号线东段工程是武汉首次下穿设计时速350公里的高铁桥桩的地铁线路,下穿位置处于湖口站至光谷同济医院站区间,采用盾构法下穿武广高铁。这在武汉市政工程建设中从未有过,没有成熟的经验可以借鉴,稍有不慎,都可能引发极为严重的后果。

  为控制施工风险,地铁建设者们组成攻关团队,先后召开不同各类会议12次,做了隧道穿越既有线、在建线路的方案研究,根据各方意见和建议,及时对方案进行修改和完善,从施工工艺、质保措施和应急预案等各个方面予以规范,织成了一张牢不可破的保护网,对盾构下穿高铁的施工安全严加保护。

  其间施工方案、应急预案经过多次专家论证、评审,签订技术、施工、监测、安全等协议有十余份。另外,运用力学建模模拟、自动监测等手段,对盾构下穿高铁的影响范围进行分析,对地表、轨面标高等数据实时传送监测。合理设定掘进参数,严格控制出渣量,最终盾构安全顺利通过,累计沉降0.8毫米。

  穿越效果良好,确保了高铁正常运行,为后续类似工程提供重要的参考和借鉴。

  未来三路站因其所处位置地质条件极为复杂,是全线施工难度最大的车站,为了解决施工难题,光组织专家研讨会就达15次,请知名的勘察大师范士凯现场指导就达五六次。而这个难题就是大家最常见的泉水。

  众所周知,地下水是常见的地质特征,有些地方地下水丰富、水压很大,就会喷出地面,形成泉水。未来三路站附近就有一个泉井村,村里有个活灵泉,至今村里的村民还在用这里的泉水洗衣做饭。这对村民是件好事,对地铁施工者而言,就是头疼到裂的大难题。

  未来三路站全长371米,在车站下方有227米的岩溶,且这里的岩溶水量大,流速快,水压也大,喷出地面成为泉水,在地下奔流而过形成暗河。常规水泥浆注入后很快流失,根本没办法固定。

  如何才能在“暗河”上建地铁站,专家们反复论证后找到一系列解决方案。一方面对多且急的地下水,采取外截内排的形式,通过止水帷幕施工工艺,降低水的流速,将大部分水拦截排至地铁站区域之外,方便水泥浆能注入固定;另一方面,使用冲击钻27台,加固加密围护,防止出现整体“漂移”,相当于给整个车站加了一个防护盾,将复杂的地质环境排在车站之外。

  这一系列的处理方案解决了岩溶水高承压性、水量补给充足而又无法降水的难题,避免了建设期间可能出现岩溶塌陷和基坑涌水的风险,加上各处设置监测点,实时监测数据变化,整个施工过程未出现监测预警情况,都处于安全可控状态。

  光谷五路站是地铁11号线号线的换乘车站,考虑到建筑效果在地下一层,换乘节点区域设计了跨度26.1米×35.5米,层高8.85米的超大跨度空间,此规模的地下大跨度空间在全国的轨道交通设计中极为罕见。

  据悉,换乘节点区域顶板覆土约2.5米,覆土上方为规划的城市主干道,预计开通后车流量大,常规荷载工况下的荷载将产生极大的结构内力,结构设计需满足大偏压荷载工况、大跨度结构内力下的强度、刚度及稳定性要求,常规的钢筋混凝土结构无法满足要求。

  为此,设计采用了非常规的结构方案:顶板采用型钢混凝土组合梁结构来承载超大跨度下覆土及车辆荷载产生的巨大弯矩,而结构柱采用钢管混凝土方案来承载大跨度偏压荷载产生的压弯内力。

  顶板型钢梁与钢管柱的连接节点传力及构造均十分复杂,涉及到型钢梁与钢管柱的有效焊接、梁主筋与钢管柱的有效连接、梁箍筋、腰筋和拉筋如何与钢骨有效连接等问题,通过优化设计,最终解决了上述问题。根据施工时的监测情况及现覆土后的使用情况,型钢混凝土结构效果良好,达到了设计目的。

  地铁11号线长岭山车辆段位于光谷东武汉绕城高速公路以东、高新大道以北,科技一路、科技二路合围的狭长地块内,规划面积约53.55万平方米,围墙内面积约37.55万平方米。

  这里群山环绕、绿树成荫,生态环境良好。另一方面,起伏较大的地形,也意味着车辆段的建设中土石方工程量会很大,同时,段址内有一条川气东送天然气管道拆迁,协调难度较大。为此,武汉地铁集团通过深化车辆段功能定位,优化车辆段场坪标高和车辆段布局,减少了山体开挖工程量,实现了保护生态环境,保证工期的要求,将一个地铁车辆段建成了“天然的氧吧”

  车辆段整体设计为园林风格,16个单体建筑中,除运用库、检修主厂房外,其他生产厂房及办公楼大多采用挂瓦坡屋面,依山就势,高低错落,绿化点缀,青山、白墙、黛瓦相互呼应,进入车辆段犹如步入山水田园的画卷之中。

  段内房屋高度不超过三层楼,主要以单层及多层建筑为主,形成组团式布置,其中办公楼采用中式庭院设计风格,段内还配有专门的工业污水处理房,从而全方位保证将车辆段对周边环境的影响降至最低。

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