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广州地铁盾构机首次实现 “水中出洞”

来源:广州地铁发布时间:2019-01-28

  近日,伴随着隆隆巨响,位于白云区鸦岗大道边上的广州地铁八号线北延段入段线盾构接收井内的水面泛起阵阵波浪,一台盾构机缓缓露出水面,宣告了八号线北延段白云湖车辆段入段线隧道顺利贯通,这也是广州地铁史上首次实施盾构机“水中出洞”。

  创新盾构接收方式

  在以往的地铁盾构施工中,盾构机从始发井出发后,会掘进到经过加固的盾构接收井内,然后在盾构接收井内拆解后吊装到地面。但地铁八号线北延段白云湖车辆段入段线的盾构机却是在“水中”接收的。

  原来,八号线北延段白云湖出入段线盾构机属于典型的“盾构浅埋大坡度出洞”,洞口端埋深仅1.3米。由于接收井周边地质环境复杂且接收井外围管线密布,端头加固效果难以保证,地铁施工人员经对比各种接收方式,决定采用特殊的水下回填接收方式,即主动将盾构接收井用水回填,利用接收井内外水土压力平衡的机理控制洞门渗漏,并通过控制水位高度漏出刀盘弧顶部分,既防止出洞时地下水土从开放的洞圈中大量涌出发生工程险情,又能像普通接收方式一般观察刀盘准确位置,实现精确的行程控制和灵活的应急管理,在“可视化”条件下将盾构机安全推入接收井。

  典型的高难度盾构隧道

  八号线北延段入段线隧道长685米,埋深1.3-12.7米,最小曲率半径仅为250米,最大纵坡34‰,是典型的浅埋、小半径、大坡度隧道。

  隧道位于溶土洞强发育地区,盾构机须克服溶土洞地层、“上软下硬”地层、浅覆土、砂土液化地层等地质风险。为此,地铁建设者们严格按照广州地铁制定的原则进行溶土洞处理,确保盾构掘进过程中不因触碰溶土洞造成漏浆和地面塌方事故,同时针对地层分布及隧道线形特点,采用泥水盾构控制复杂地层地面沉降。

  在盾构掘进阶段,提前做好专项施工方案,备足优质泥浆,严格进行施工人员交底,加强同步注浆及二次注浆管理,及时复测盾构及管片姿态,保证隧道安全。在各风险点通过期间,参建各方实行24小时轮流值班的制度,并安排加密监测及全天候地面巡视,确保了施工安全。

  截至目前,八号线北延段土建工程累计完成72%,白云湖车辆段累计完成92%15座车站中,文化公园已与六号线同期建成,12座主体结构封顶,彩虹桥、西村站进行土建施工;15个区间中,7个已双线贯通,8个进行土建施工,共有14台盾构机进行掘进。

   

   

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  盾构接收的几种常见方式

  盾构接收是指自掘进距接收工作井一定距离(通常lOO米左右)到盾构机落到接收工作井内接收基座上为止。

  常规接收:盾构常规接收指的是在盾构出洞前对接收端头土体进行加固后,安装洞门橡胶帘布板及洞门压板等洞门密封装置,无其他辅助措施,盾构机直接顶出洞门出洞。该接收方式施工相对简单,成本较低,但对端头地层及加固质量要求较高,且不能适应特殊地层及复杂环境。

  钢套筒接收:钢套筒盾构接收是为了在富水砂层或者周边环境复杂时,确保盾构接收时洞门密封不漏水的一种安全有效的工法。面对富水地层或复杂条件时,只依靠洞门橡胶帘布板和洞门压板对洞门进行密封是不够的,盾构在出洞时会有漏水涌砂风险,因此在接收井安装钢套筒,同时连接至洞门,让盾构机出洞后掘进至钢套筒内部这一密封环境,达到避免盾构机出洞时漏水涌砂风险。在九号线、知识城线、十四号线一期等富水砂层中曾多次应用。

  水下接收:在富水沙层或者周边环境复杂时,因接收井内外存在压力差,盾构接收时洞门会发生漏水涌砂事故,因此直接采用接收井回填水或泥浆的方式,利用接收井内外水土压力平衡的机理防止出现洞门漏水涌砂现象发生。通常接收井回填水深度达到地下水位以上,使接收井内外水土压力平衡,确保盾构出洞接收时洞门不发生漏水涌砂事故,该方法因在水下接收,因此对盾构机脱离洞门前密封、姿态控制及接收托架固定要求较高。