盘点地铁10号线二期“10大创举”

2016-11-25 09:38 千龙网

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编者按:2016年9月26日,在摩洛哥古城马拉喀什举行的国际咨询工程师联合会(简称“FIDIC”)年会上,由北京城建设计发展集团担任设计总体总包的北京地铁10号线工程获得FIDIC优秀项目奖(被称为工程界的“诺贝尔奖”)。千龙网记者对地铁10号线设计总体总包单位北京城建设计发展集团轨道院副总工程师、北京地铁10号线二期的主设计师田东进行了专访,听他为您讲述北京地铁10号线背后的故事……

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图为地铁10号线获得的FIDIC优秀项目奖奖杯

千龙网北京11月25日讯(记者宗晓丽)北京地铁10号线二期工程自身技术难度及环境保护难度极大,设计大胆创新,实现了很多突破,克服了很多困难,创造了很多北京、国内乃至世界“首创”。

创举1:北京地铁建设史上风险难度最大线路之一

地铁10号线二期全线施工几乎涵盖了PBA暗挖、分部开挖暗挖、盖挖逆筑、明挖顺筑、盾构施工等所有常用工法;保护措施方面,采用多维度预应力顶撑、桩基托换,各种注浆、隔离、阻水工艺等加固措施,堪称北京地铁工法措施集大成者。全线环境风险源工程880余处,是北京地铁建设史上风险难度最大线路之一。

创举2:北京条件最复杂、环境最困难、控制最严格的地铁工程

公主坟站两处14.2×9.4m超大断面下穿既有运营站,采用“多维度伺服预顶撑主动控制”原创专利技术,保证最大沉降小于3mm,创造了地铁建设奇迹,入选央视《超级工程之北京地铁网络》。六~莲盾构区间顺行下穿铁路正线及机务段720余米,为北京下穿铁路最长工程。宋家庄站并行密贴临近既有5号线车站,基坑开挖逐段暴露既有站单侧墙体,是国内并行既有站施工最复杂工程。起~潘区间顺行临近既有地铁区间,开挖富水超软土层,上覆最为繁忙东三环路,侧穿老旧住宅楼群,技术难度极大,采用全断面注浆止水兼加固大断面区间工程。公主坟站南北区间两处四个桩基托换,为北京规模最大、技术最复杂的桥梁桩基托换地铁工程。

创举3:北京地铁施工风险工程数量最多、难度最大的线路之一

地铁10号线二期工程风险源共880余处,其中特、一级风险源共130余处;在北京地铁新建线中风险源数量居首。其中重大风险源中下穿或近邻地铁既有线类共5处,下穿铁路类共4处,下穿或近邻市政桥梁桥基类共55处,下穿房屋或近邻高层建筑类共96处,下穿河流类共8处,超深基坑类共3处,暗挖大跨结构共2处。尤其是线路局部位于东、西三环段,穿越了众多的大型市政立交桥(华威桥、十里河桥、分钟寺桥、莲花桥、新兴桥、普惠桥等),且三环沿线高楼林立、地下大型市政管线众多、密集且埋深较深。

创举4:国内一次投入盾构型号及数量最多的城市轨道交通工程

地铁10号线二期工程线路全长32.46km,全部为地下线,包括23个车站及24个区间和2座停车场。车站全部为地下站,施工方法涉及明挖、盖挖及暗挖等;区间除车场出入线外全部为地下区间,工法包括盾构、矿山及明挖等,区间工法中,盾构工法长度比例为69%。施工中共投入盾构机数量为22台,几乎包括了海瑞克HK、罗维特、日立、小松、法国NFM、日本IHI、中铁隧道局“中铁3号”及“中铁4号”等大多数盾构机械生产厂家。在地铁10号线工程中,盾构机械推进遇到的地层几乎涵盖了北京城区所有的典型地层,非常具有代表性,同时,地铁10号线施工中,盾构遇到的穿越既有线、穿越桥梁地道、穿越河湖沟渠、穿越地面建筑、穿越重要管线、克服软硬不均地层、克服大漂石地层等风险工程,也基本囊括了盾构技术难度的关键部分。

创举5:国内最长的下穿既有运营铁路正线及站场施工

地铁10号线二期工程六里桥站~莲花桥站区间为盾构法施工,其间需穿越北京西机务段铁路站场,由于线路敷设综合考虑,穿越站场方式为斜顺行站场线路方向下穿通过,穿越长度约720m。盾构下穿西长铁路上下行正线、机务段内部线铁路共计19股次,同时下穿了大量的机务段道岔、基础网塔杆、段内运转外勤楼、段内出库签点楼、段内变电楼、段内洗车房等大量铁路建筑及设施,下穿了包括上水、输油、污水、电力、通讯等铁路管线36处。盾构此段顶部覆土15~17m。区间主要穿越地层为⑦卵石,穿越站场时线路为小半径(350m)曲线通过,综合施工技术难度极大。工程中采取了盾构推进控制、洞外注浆加固、地面综合措施、实施监控量测等先进手段,创造了下穿过程最大沉降不超8mm的工程业绩,保障了铁路正常运营及地铁施工顺利进行。

创举6:北京市最大规模的既有站改造施工

宋家庄站为10号线二期、5号线和亦庄线的三线换乘枢纽站,车站位于规划石榴庄路和宋家庄路相交十字路口。其中5号线宋家庄站已经建成;10号线二期宋家庄站平行设置于5号线北侧,为三线双岛车站形式,与5号线形成平行换乘;亦庄线宋家庄站位于5号线宋家庄站南侧,垂直于5号线布置,为一岛两侧车站形式,与5号线、10号线形成“T”型换乘。10号线宋家庄站车站东西向平行布置于5号线车站的北侧,为地下二层双岛三线车站,车站主体为明挖法施工。因该站与5号线站密贴平行设置,故施工中需对既有5号线车站一侧土体全部卸载,基坑开挖逐段暴露既有站单侧墙体,同时对其出入口做大范围改造。该工程是国内并行穿越既有站及改造最复杂工程。该站对既有站的影响及改造主要有:逐段开挖暴露既有站结构侧壁、改造西北出入口,改造东北出入口,改造临时通道;大面积凿除5号线站侧墙墙体(亦庄、10号线二期),改造10号线与5号线接口(加固),改造无障碍电梯(付费区增设残疾人电梯),改造东南风道以及改造因土建改造带来的多个设备专业的改造等。 

创举7:北京最大规模的全断面注浆封闭地下水施工

地铁10号线二期工程起点~潘家园站区间位于东三环南路,矿山法施工,该区域地层为填土、粉土、粉质粘土、粉细砂为主,且地下水位较高,整体地层环境极为敏感。根据10号线一期工程在此处施工经验,矿山法施工过程及降水过程均对地层及周边建筑带来较大的影响。该区间综合了暗挖临近既有线、暗挖临近既有地面住宅楼、三环路无法降水、地层条件极差等难点。设计施工中综合考虑,多方案比选,采取了全断面注浆固结地层及地下水的工艺,保证了施工及环境安全。该工程作为北京市目前规模最大的堵水暗挖区间工程,对北京后期的深埋富水地层暗挖工程的建设有较大的类比指导作用。

创举8:北京地铁施工下穿水系最长工程之一

公主坟站~西钓鱼台站盾构区间下穿昆玉河,双线穿越长度230米,为北京市不影响河流正常使用情况下下穿水系最长工程之一。设计采用了地层适用性强的盾构机型号,同时强调了施工过程中的试验段先行、调整参数为主、匀速稍慢推进的施工策略。实施时,在过河前50-60m设置开仓检修点进行道具更换、对油脂、泡沫、液压、配套机械设备加强保养,对铰接密封巡查,备足易损件,穿越过程中采取了严格控制出碴量及相关掘进参数、加强同步注浆量控制、及时跟进二次补偿注浆、小半径掘进合理管片选型及控制掘进姿态、加强管理工序衔接、减少掘进循环时间、加强监控量测、24小时专人巡视等措施。工程顺利实施了穿越施工,并实现了工程安全和经济合理双赢。 

创举9:北京市外部环境建设条件最困难、车站建筑布局最复杂、施工技术难度最高的车站

地铁10号线公主坟站为与1号线的换乘站,位于长安街与三环交叉口,车站南北走向,为躲避桥桩采用"分离岛"站台形式。车站下穿既有地铁1号线公主坟站,与之呈"双十"字换乘。受既有站、新兴桥、古树、管线、文物、公交、场地等众多因素控制,设计难度极大。车站平面布局较为特殊,为保证桥区各象限的均衡客流需要,采用了车站在四个象限各设置附属站厅的方式,以方便收集客流并兼做换乘通路。同时为实现建筑功能,该站采用了多种结构工法,分别为:车站主体西北段(左线)、西南段(左线)、东南段(右线)、东北段(右线)除盾构井、西北风道及东北售检票厅部分外,其余均为PBA暗挖法施工,采用双层单跨的拱顶直墙箱型结构型式;下穿既有站西段(左线)、东段(右线)均为暗挖法(平顶直墙CRD暗挖+多维度预顶撑工艺)施工,采用单层双跨的平顶直墙箱型结构型式;车站在桥四个象限的售检票厅及换乘厅均为明挖法施工,采用单层(局部双层)框架结构型式;10号线左右段主体间联络通道为暗挖法施工,中间电梯井采用倒挂井壁法施工;换乘通道接10号线站部分为暗挖法施工,接1号线站部分根据具体情况分别采用暗挖(东北象限)、明挖法(西北象限)施工;车站南北端共设4组风亭及井口及2个活塞风井,其中北段2组风井分别位于主体西北段、东北段明挖区域,南段2组风井分别位于主体西南段、东南段结构外侧,采用暗挖法及倒挂井壁法施工;各出入口及通道均采用明挖法施工。车站北端需提供公~西区间盾构始发功能,左、右线盾构井分别与车站东北明挖段、西北明挖段结合。本站建筑布局复杂、结构工法难度大,是北京市目前技术难度较大的地铁车站之一。

创举10:北京市施工技术难度最大的区间风井

根据区间通风及线路供电要求,六里桥~莲花桥区间需在合适位置设置风井及牵引变电所,并宜结合设置,统筹考虑两专业设置位置要求,应设置在吴家村路及莲怡园东路交叉口附近,因涉及场地占用、管线导改、交通疏解等多因素控制,需采用全暗挖方案。该风井分为外挂部分和正线部分,总建筑面积约3000平米,其中外挂部分为暗挖两层,开挖跨度14.5米,正线部分为暗挖两层,开挖跨度为10米,且需要洞内切割改造已施工完成的盾构管片。该暗挖风井结构拱顶主要处于卵石⑤层,底板主要处于卵石⑨层,进入潜水层约1.1-3.7m。该风井为北京市目前建造技术难度最大的风井。实际施工中由于工期等原因,六~莲区间盾构隧道先行掘进通过,后续施工风道大断面暗挖工程,并洞内施做拆除盾构管片及加固补强等工程。此种施工方式为全国地铁首例工程实例,为以后的区间先行、后续暗挖施工车站提供了很好的技术储备。

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田东:获奖的荣誉属于设计团队中的每一个人

“我亲身经历了地铁10号线二期工程的设计工作,到今年整10年的时间了,10年间充满了酸甜苦辣。整个过程中,我印象最深刻、最感动的是团队。本次获奖的荣誉是属于参与10号线设计和建设团队里每一个人的。“地铁10号线二期主设计师田东告诉千龙网记者。

责任编辑:李继业(QF0004)  作者:宗晓丽

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