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西安市盾構(gòu)機(jī)在古建筑下平穩(wěn)地穿越 [推薦]
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1994年,西安首次正式提出興建4條總長(zhǎng)度73.17公里的城市軌道交通線路,并成為我國(guó)內(nèi)地第12個(gè)地鐵獲批城市。西安作為一個(gè)文化古城,古建筑為重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象,所以在地鐵隧道開(kāi)挖時(shí)須倍加小心。
2006年9月開(kāi)工建設(shè)的地鐵二號(hào)線縱貫西安南北中軸線,全長(zhǎng)26.3公里。于2011年9月16日投入試運(yùn)營(yíng)的北客站至?xí)怪行亩螢槎?hào)線一期工程,長(zhǎng)20.5公里,沿途設(shè)置17個(gè)車(chē)站。該一期工程13合同標(biāo)段經(jīng)過(guò)西安兩大全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位--鐘樓和明城墻。
鐘樓基座外部用青磚白灰砌筑而成,上部為木質(zhì)結(jié)構(gòu)主體。明城墻是迄今世界上規(guī)模最大、保存最完整的中國(guó)古代城垣建筑,外部為散體材料砌筑,內(nèi)部為夯填土層。鐘樓與明城墻的建筑材料與建筑結(jié)構(gòu)對(duì)變形十分敏感。
而地鐵施工期間,因?yàn)殚_(kāi)挖可能導(dǎo)致地面產(chǎn)生沉降變形,變形量超過(guò)文物的變形允許值時(shí)就會(huì)造成文物破壞。同時(shí),地鐵列車(chē)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定的震動(dòng),如果傳到地表的震動(dòng)超過(guò)建筑物的允許值,也會(huì)引起古建筑的破壞。
如何減小施工及后期運(yùn)營(yíng)中對(duì)鐘樓及城墻的影響,成為地鐵二號(hào)線工程設(shè)計(jì)重點(diǎn)解決的問(wèn)題。為此,鐵道部第一勘察設(shè)計(jì)院二號(hào)線一期工程項(xiàng)目總設(shè)計(jì)師李談在制定設(shè)計(jì)方案時(shí),考慮采取了線路繞避、盾構(gòu)施工、加固鐘樓及城墻、軌道減震、隨時(shí)監(jiān)控等幾大措施。
據(jù)了解,地鐵二號(hào)線南門(mén)至北大街是轉(zhuǎn)彎最多、走向最“曲折”的一段地鐵線,除了地質(zhì)情況復(fù)雜以外,盾構(gòu)機(jī)還要下穿護(hù)城河、永寧門(mén)城墻、門(mén)洞、南大街地下人防等重要建筑物,然后沿南大街主輔路到達(dá)鐘樓,并旁穿鐘樓后進(jìn)入鐘樓車(chē)站,盾構(gòu)機(jī)在隧道掘進(jìn)中不僅要上坡、下坡,還要進(jìn)行幾段曲線施工。這些技術(shù)難題在全國(guó)所有建成和在建地鐵中都很少遇到過(guò)。
承擔(dān)這段施工難點(diǎn)最多區(qū)段的北京住總集團(tuán)市政公司西安地鐵項(xiàng)目部經(jīng)理吳亮告訴記者,工程范圍包括:北大街站-鐘樓站盾構(gòu)區(qū)間,鐘樓站-南門(mén)站盾構(gòu)區(qū)間,右線全長(zhǎng)1236.7m,左線全長(zhǎng)1239.5m.為了拿下這個(gè)關(guān)乎整個(gè)線路的節(jié)點(diǎn)控制性工程,又要確保古建筑萬(wàn)無(wú)一失,除了在地面上對(duì)古城墻和鐘樓實(shí)施加固措施外,在盾構(gòu)掘進(jìn)通過(guò)該地段時(shí)采取了一系列的措施,具體包括:
。1)嚴(yán)格控制土壓力。根據(jù)鐘樓段底層隧道埋深及地下水位情況,將土壓控制在0.12~0.15MPa之間;
。2)嚴(yán)格控制掘進(jìn)速度。將掘進(jìn)速度控制在30~40mm/min,并保持平穩(wěn)、均衡地推進(jìn);
。3)加強(qiáng)同步注漿,對(duì)注漿量和注漿壓力進(jìn)行雙控制,即注漿量達(dá)到3m3以上,注漿壓力控制在0.15MPa;
。4)二(多)次補(bǔ)漿。盾構(gòu)機(jī)旁穿鐘樓期間,連續(xù)進(jìn)行二(多)次補(bǔ)漿,其補(bǔ)漿位置為拖后8~10環(huán)位置,補(bǔ)漿壓力0.2~0.3MPa,且漿液為雙漿液;
(5)控制盾構(gòu)機(jī)和管片的姿態(tài)。在掘進(jìn)過(guò)程中,操作手需注意控制盾構(gòu)姿態(tài),確保盾尾間隙及盾構(gòu)機(jī)的俯仰角,防止因盾尾間隙過(guò)大或過(guò)小造成盾尾漏漿或管片錯(cuò)臺(tái)過(guò)大等。
另外,在盾構(gòu)穿越期間加強(qiáng)監(jiān)測(cè),必要時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),設(shè)定鐘樓基礎(chǔ)沉降的預(yù)警值、報(bào)警值和警戒值,確保沉降不超過(guò)-5mm,傾斜梯度不超過(guò)0.05%.
盾構(gòu)機(jī)在穿越古城墻和鐘樓后,經(jīng)三家專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè),實(shí)現(xiàn)了護(hù)城河最大沉降-1.5mm,永寧門(mén)城墻最大沉降-2.5mm,鐘樓最大沉降-1.4mm的優(yōu)異成績(jī),所有沉降量指標(biāo)均控制在國(guó)家文物局和文物保護(hù)司允許范圍內(nèi),各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)表明城墻和鐘樓非常安全,創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)史上的奇跡,也為西安其他地鐵線路建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)!
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