近日,廈門地鐵4號線大嶝段土建工程通過竣工驗收,較計劃提前近1個月,為廈門翔安新機場順利通航奠定了堅實基礎,也為我國填海造地區域地下工程施工建設提供了“廈門方案”。
廈門地鐵4號線大嶝段土建工程包含機場西站項目及盾構區間項目。該工程地處新近填海形成的陸域,地層主要由欠固結的松散泥砂層與原狀海積淤泥層構成,地下水位受海洋潮汐作用明顯。特殊的地質條件,給工程建設帶來了極大挑戰。
創新技術破解機場西站施工難題
智慧管理強化安全保障
機場西站為填海造地區域的地下負二層單層島式車站,屬于廈門地鐵3號線和4號線共用樞紐站,該車站基坑長647米,面積約10萬平方米,各類樁基1800余根,單層主體結構混凝土約7萬方,施工難點多。項目團隊積極開展課題研究,采取一系列技術創新措施,成功攻克了填海造地區域地下工程施工難題。
基坑開挖是機場西站建設的基礎性工程,項目團隊根據地質勘探結果,采用樁錨結構進行基坑支護,并依照地層特性不斷深化設計,使所使用的預應力可回收錨索既能像永久性錨索一樣提供可靠的錨固力,又能在施工結束后輕松地“卸妝”離開。
項目團隊與專業單位通過優化承載體結構形式、探索漿體最經濟張拉時機、提出異步補償張拉控制標準和基坑開挖的方式方法等措施,系統總結出一種大噸位壓力分散型可回收錨索施工方法。該方法實現錨固力比傳統工藝提升30%,將從鉆孔到開挖的施工時間縮短到25天,提升了錨索安裝精度和受力整體性。
此外,項目團隊通過在錨索頭部增加空心限位墊板,底部加裝聯動夾片,并在中間無粘結段精準控制注漿壓力和注漿量,使每根錨索回收性能長期保持靈敏性和可操作性。這一做法實現了1886根錨索98%以上的回收率,為盾構機接收和后續地下空間開發提供了良好條件。
針對車站大體積混凝土的施工難點,項目團隊對填海造地特殊條件下地層容重、導熱系數等關鍵參數進行采集分析,并采用數值模擬方法,梳理了倉塊尺寸與混凝土應力發展的影響機理,進而研制了一種跳倉法結合預應力技術的大體積混凝土施工方法。該方法將施工倉塊總數優化成24塊,有效降低了大體積混凝土產生裂縫的風險,提高了施工質量和效率。
在安全管理上,項目團隊搭建智慧工地管理平臺“超級大腦”,進行塔吊群和高支模網格化管理;引入的高精度防碰撞傳感器,能夠實時捕捉塔吊旋轉角度、吊重等數據,一旦檢測到碰撞風險,系統會自動報警并制動。此外,遍布工地的AI攝像頭如同“電子眼”,能夠24小時識別未戴安全帽、煙霧明火等隱患,讓安全監管“不眨眼”。面對10萬平方米深基坑防臺防汛,項目團隊創新運用了“數字孿生”技術,通過CIM系統構建3D暴雨和地下水流模型,精準模擬降排水路徑,動態調配排水設備,將防臺防汛應急響應效率提升50%,守護基坑汛期安全。
多維舉措實現盾構區間精準掘進
綠色理念打造施工典范
項目盾構區間單線長3576.5米,全部處于填海陸域,區間還穿越中間風井,與機場大道、機場快速路和綜合管廊等12項在建項目交叉施工,隧道沉降控制、地表沉降控制極為困難。為了讓盾構機能夠“穿針引線”般安全精準掘進,項目團隊采取了三大措施解決施工難題。
針對復雜地質,項目團隊精確布防,全面開展地質補勘,摸清每延米地質詳情,并定向精準爆破化解上軟下硬地質難題。此外,團隊還配強刀具適應硬巖掘進,利用全斷面硬巖分布特點準確預設常壓開倉換刀位置,降低帶壓開倉風險;運用“冷凍法+礦山法”技術,在零下15度、地下25米的冰窖環境中打通5條聯絡通道,不僅能避免地下水資源浪費,更有效規避了涌水涌砂風險。
為了更好進行精細化施工管控,項目團隊通過優化盾構掘進參數,實行信息化反饋機制,嚴控盾構姿態、推進壓力、推進速度、出土量、注漿量和注漿壓力,保證盾構掘進方向始終保持在可控范圍內。團隊還制定了防噴涌技術措施、防治涌水涌砂風險技術措施,讓盾構機能夠更好應對中粗砂地層、裂隙水地層等復雜地質帶來的挑戰。
項目團隊還堅持“短平快”穿越風險源的管理思路,實行24小時施工和班子帶班制度,建立地保巡查制度,每日召開交班會,時時掌握現場動態。此外,項目團隊積極與交叉單位、機場指揮部等單位對接協調,召開專題會議,統籌安排組織施工,細化施工方案,確保順利穿越現有結構物。
此外,項目團隊積極響應國家“綠色低碳”發展理念,做好渣土資源化利用工作。通過分析評估盾構穿越土層的可再利用性,團隊規劃引進了盾構渣土處理工藝技術及設備,研發了高設備集成度、高自動化程度、尾水零排放的渣土處理工藝流程,使得從渣土中分選出的砂含量超過30%,品質滿足混凝土生產要求,實現了“變廢為寶”。各處理階段的尾水也能夠循環使用,真正實現了零污染、零排放。
最終,該區間歷經18個月順利貫通,比計劃節點提前7天完成,創造了填海造地區域復雜地質條件下長距離盾構施工的新紀錄。
項目先后形成了工法5項,獲得授權專利6項,發表論文5篇,發布QC成果3篇,同時有2項專利在申請中,為公司后續承接同類型工程積累了豐富經驗。施工期間,項目也多次接受社會各方的參觀檢查,成為廈門市“綠色機場”建設理念的靚麗名片之一。