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榕树下的地铁工程——福州地铁4号线建设过程中的挑战与对策(基坑篇)

  来源:隧道网  发布:2022/7/4  浏览:+ 放大字体 | - 减小字体

摘 要:2022年3月底,由福州地铁集团建设、广州地铁设计院总体设计、上海隧道工程有限公司承建的福州地铁4号线一期工程第1标段区间隧道除越江段外均已贯通。车站施工面临超硬地层、场地狭小,隧道掘进需穿越复杂多变的地层,克服土压平衡盾构上软下硬地层中下穿居民楼、泥水平衡盾构穿越居民楼及闽江、大断面顶管淤泥地层顶进等诸多难题。

2022年3月底,由福州地铁集团建设、广州地铁设计院总体设计、上海隧道工程有限公司承建的福州地铁4号线一期工程第1标段区间隧道除越江段外均已贯通。车站施工面临超硬地层、场地狭小,隧道掘进需穿越复杂多变的地层,克服土压平衡盾构上软下硬地层中下穿居民楼、泥水平衡盾构穿越居民楼及闽江、大断面顶管淤泥地层顶进等诸多难题。

小编将和大家一起走进自古就有“榕城”美称的福州,从基坑篇隧道篇两方面去了解地铁4号线一期工程背后的故事。

福州地铁4号线一期工程1标全长约9.57km,位于福州市仓山区和鼓楼区。区间横穿闽江,自橘园站至塔头站共含8站9区间1停车场1出入场线。车站为地下岛式车站,金牛山站与东街口站为地下3层车站,其余均为地下2层车站。其中白马北路站、东街口站、省立医院站采用盖挖逆作法施工。

福州地铁4号线一期工程总体走向及第1标段范围

挑战一:土层“个性分明”、变化快速

福州地层软硬交互,土质差异大。黄土、淤泥质土、粉质黏土、沉积土、中粗砂及各类硬岩等兼备,施工难度大。

关键技术:因地制宜,双管齐下以省立医院站为例,车站西段约三分之一的地下2层结构位于坚硬的花岗岩范围内。近几年,在硬岩中施工地下连续墙已经越来越多,上海隧道工程有限公司在完成多项在硬岩地层中地下连续墙施工的基础上,总结出“锤铣结合”工艺、利用旋挖钻机引孔的“钻铣结合”等硬岩中地下连续墙成槽工艺,显著提高了在超过100MPa岩石中地下连续墙的成槽工效。

省立医院站基坑下卧硬质岩层

针对福州地铁4号线硬质岩层,施工方建立地下墙入岩初步BIM信息模型,增加补勘,摸清地下岩层孤石。不断对施工方案进行优化,最终形成“成槽机+铣槽机+冲锤”施工模式,使得后期地墙施工工期缩短一半,效率大大提升。

与之相反的是橘园站,车站底板位于中粗砂地层,土体具有孔隙比大、渗透性强、强度低、易扰动的特点。地下水系发达,该地层与下部承压水水力联通,处理不当将会造成涌水涌砂,对工程造成不利影响。施工方一方面利用天然隔水层进行疏水,另一方面通过水平封底加固,从而隔断上下部水力联系,疏干降水,同时在坑外设置备用井保驾护航。

橘园站基坑下铺中粗砂层

挑战二:交通动脉下静默施工

白马北路站、东街口站和省立医院站均位于车水马龙的福州中心城区。在东街口站,建设团队在进行道路改造后提供了宽21m的机动车道,而留给自己的施工场地仅有14~18m宽。与之相邻的东百商城引领了福州商业数十年,高8.8m的东百空中廊桥就横亘在施工场地之上,机械施工受到很大限制。

城区中心狭小施工场地示意图

关键技术:盖挖逆作法

建设团队采用盖挖逆作法进行中心城区地铁车站建设,显著提高基坑开挖和结构施工阶段场地的利用率,实现挖土、出土连续作业,确保施工效率。提前形成框架体系,利于周边重要建(构)筑物的变形控制,对地面交通影响最小,保证鼓楼区交通大动脉的顺畅运行。

盖挖逆作法现场施工图

挑战三:江景巨坑精耕细作

整体下沉式的洪塘停车场是福州4号线项目一大亮点所在,停车场占地面积约16.48公顷,相当于23个足球场大小。基坑开挖深度7.05~9.0m、“坑中坑”为12~15m,所处地层为含泥中粗砂,且与周边水系相通,西侧120m是乌龙江,东侧48m则是洪湾河。基坑又大又深、开挖工序复杂且需交叉施工、丰水期土层降水难度大,这一系列的难题给基坑及“坑中坑”的整体安全带来了风险。

关键技术:多重措施、优化工艺

施工方将16.48公顷场地化整为零,设置42个“小区块”。先移交区块先施工,分批移交,有序搭接流水作业,满足移交节点。增加三轴搅拌桩支护措施,以强支护确保“坑中坑”开挖安全。

停车场分区块流水线作业示意图

将型钢转换结构安装由“3段次安装2次校调”优化成“2段次安装1次校调”。减少吊装次数,降低施工风险的同时提高施工效率。核对含水层渗透系数及涌水量,降水过程中采取提升降水井施工质量、加强施工巡视等各项保障措施。合理设置明排水体系,确保大流量排水能力。通过上述措施,单段结构流水段施工节约工期20d,减少了一次工序交叉更替施工,确保施工节点的实现。

现场施工

本文感谢上海隧道工程有限公司瞿建勋、李刚、祝强、陈培新、黄布辉、陆智轶、胡国康供稿,以及福州地铁4号线项目团队的技术支持。

编辑:徐蓉蓉

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