探秘如何破解大兴机场线10.8公里“最难区间”

时间:2019-09-27 10:46:03

  

  中新社北京9月26日电 题:探秘如何破解大兴机场线10.8公里“最难区间”

  作者 王舒

  9月26日,作为北京大兴国际机场重要配套基础设施之一的北京轨道交通大兴国际机场线开通试运营。这条“国门地铁线”建设体量之大、创新之多、时间之短均创下第一。中新社记者采访了深度参与新机场线建设的中铁第五勘察设计院集团有限公司,揭秘设计方如何破解大兴机场线“草桥站—大兴新城站”10.8公里全线最深、下穿最多的“最难区间”。

9月26日,北京轨道交通大兴国际机场线开通试运营,实现大兴国际机场和北京市中心半小时交通圈的出行目标。中新社记者 富田 摄 9月26日,北京轨道交通大兴国际机场线开通试运营,实现大兴国际机场和北京市中心半小时交通圈的出行目标。中新社记者 富田 摄

  

  大兴机场线实质性开工是2017年3月,距今开通试运营仅30个月,这要求用最短时间、最精准地完成设计与施工。大兴机场线“草桥站—大兴新城站”区间设计任务,囊括了全线七成的下挖工程。抛去前期总体设计、初步设计,真正留给施工设计的时间只有两年。

  因大兴机场线车辆首次采用基于城际平台的市域车型,最高设计时速达到160公里,是中国设计时速最快的地铁线。因为车速过快,造成了大风压,需要给车辆预留更大的行车空间,以满足限界要求。

  “项目设计团队六七个人,我们用最短的时间去收集长三角、珠三角地区十多个城市的地铁设计资料。”项目设计负责人李长安说,广州、东莞、厦门、南京等南方城市地铁区间普遍采用大盾构,设计团队经过反复论证,最终启用了北京地区最大的特殊区间盾构尺寸——内径达到7.9米,外径高达8.8米,远大于北京地区平均6米的地铁隧道空间。

  方案敲定,实际掘进的工期更为紧张,设计团队最终选定,增加盾构始发井,增加多个工作面;同时,设计还采用了站井分离方案,减少车站和区间相互干扰等问题,最终保证了平均每月掘进约550米、最大每月掘进约1000米的高效掘进。

  “从2017年3月开工,到2019年3月收尾,我们在非常规的2年里,最高效地守住每个施工设计节点。”李长安说。

  

  北京大兴国际机场线呈南北走向,其间要穿越多个特、一、二级风险源——运营中的地铁区间、高速环线、既有铁路线,城内河道、通讯铁塔、高压线走廊、污水处理站、电力隧道以及南水北调南干渠,它们都处在“草桥—大兴新城站”区间上。其中,南水北调南干渠的底板埋深约16米,按环境设施重要性等级划分为“极重要”,设计团队为其设计下穿隧道埋深达到35米,这也是“国门地铁线”最深的下穿区间节点。

  “新机场线超过七成的下挖工程都集中在这里,区间隧道大范围穿越卵石土层。”李长安表示,局部卵石地层属于力学不稳定地层,对盾构机刀盘的损坏最为严重,也就影响了盾构机的连续掘进。

  项目设计团队在最短的时间内,穷尽了所有的设计思路——从明挖法到暗挖法,再到明挖+暗挖组合,最后设计出了管幕棚改支护方案。“在下穿众多风险源的情况下,还要保障大面积机械暗挖施工,真是一道超难的必答题。”李长安说,团队反复论证了控制地表沉降及管线变形等问题,最终创造性采用了直径480毫米、壁厚22毫米,间距550毫米的北京地区最大强度的支护方案,大大缩减了工期,为打通最难穿越节点省下了近1年工期。

  同时,为了保证盾构机在不良地层的连续作业,设计人员按照每隔约1公里设置一组盾构检修井的原则,整个“草桥—大兴新城”区间左右线共设置了12座检修井、4座波纹钢板装配井,高密度的设计在中国地铁施工史上尚属首次,适时保证了盾构机连续作业。

  

  针对接踵而来的施工掘进问题,不可避免需要与各个产权单位打交道、沟通协调。

  面对北京地区征拆成本,项目团队顶住了压力。为节约成本、提高可行性,团队给沿线每一个节点都编制了专项设计文件。

  “功夫不负有心人,每处风险源专项设计文件,最终都通过了专家评审,也赢得了各家产权单位认可。”李长安回忆说。(完)