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沈陽(yáng)地鐵站用新管幕法打造“地下歌劇院”
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http://m.szycnet.cn 發(fā)表日期：2011-6-17 9:41:55
蘭格鋼鐵 |
盡管朝夕相處4年，但再一次帶領(lǐng)記者來(lái)到沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線一期新樂(lè)遺址站時(shí)，31歲的趙寶坤依然興奮而激動(dòng)。
“站廳層(乘客購(gòu)票的地方)沒(méi)有一根柱子，等裝修好了后，乘客也能看出頂上的鋼管……”手扶鋼管，這位豎井負(fù)責(zé)人細(xì)致地介紹。那神情，就像是夸獎(jiǎng)自己成績(jī)優(yōu)異的“孩子”。
從先前大屏幕上的效果圖，到置身于巨大的穹頂下，記者也有種“穿越”的感覺(jué)，這是地鐵站還是歌劇院？在站廳層抬頭仰望，數(shù)十根巨大鋼管沿著地鐵行駛方向組成開(kāi)闊的拱形天幕，進(jìn)而擎起廣闊的空間。頭頂上的鋼管連接成起伏的波浪，優(yōu)美而富有動(dòng)感。
完成“穿越”的“魔術(shù)師”，就是中建市政建設(shè)有限公司。他們引進(jìn)韓國(guó)地下大空間建設(shè)理念及NTR工法(新管幕法前身)，經(jīng)過(guò)消化、吸收、再創(chuàng)新，形成一套業(yè)內(nèi)專家認(rèn)定處于國(guó)際領(lǐng)先水平的新管幕法建造地下空間技術(shù)。
為了“彎道超車”——逼出來(lái)的創(chuàng)新
某種意義上，這是被“逼”出來(lái)的“國(guó)際領(lǐng)先”。
“我們沈陽(yáng)地鐵建設(shè)指揮部其實(shí)早在2006年就注意到NTR工法，當(dāng)時(shí)想把它應(yīng)用在1號(hào)線的中街站�！鄙蜿�(yáng)地鐵建設(shè)支部副總工程師高云勝告訴科技日?qǐng)?bào)記者。
由于不影響路面交通、不發(fā)生地面沉降、不必進(jìn)行地下管線改移、無(wú)噪聲、污染小、安全性高等，NTR工法已經(jīng)在韓國(guó)、意大利等國(guó)家廣泛采用，其中913站還因成功應(yīng)用該工法而獲得韓國(guó)2009年度土木工程類國(guó)家最高獎(jiǎng)項(xiàng)。
高云勝回憶說(shuō)：“中街只有26米寬，且道路兩邊有許多百年以上的老建筑，而且地下管線復(fù)雜，我們覺(jué)得很適合用NTR，但施工單位沒(méi)有采納這一建議。”
2007年，中建成功中標(biāo)沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線一期第二合同段工程，該標(biāo)段包括兩站兩區(qū)間，即陵西站、陵西—新樂(lè)遺址區(qū)間、新樂(lè)遺址站、新樂(lè)遺址—北陵公園區(qū)間，這也是二號(hào)線一期最大的合同段之一。
新樂(lè)遺址站位于沈陽(yáng)繁華的黃河大街，這是一條8車道寬26米的道路，且附近有非常著名的友誼賓館、電信設(shè)備樓、人防通道等多處重要建筑物，若控制不好沉降量，極有可能引起儀器、設(shè)備失靈，整個(gè)沈陽(yáng)市的通信系統(tǒng)都可能癱瘓，傳統(tǒng)的普通暗挖法顯然難以滿足這些需求。而且，“傳統(tǒng)暗挖法要確保無(wú)水施工，污水管線特別是黃河北大街路中心的一條污水管線就必須遷改導(dǎo)流，但整個(gè)黃河北大街各種重要管線密布，基本上沒(méi)有遷改的位置”。高云勝說(shuō)。
這一次，沈陽(yáng)地鐵建設(shè)指揮部向中建表達(dá)了希望其引進(jìn)使用NTR工法的想法。這無(wú)疑給中建出了道難題。由于這種工法在國(guó)內(nèi)從來(lái)沒(méi)有實(shí)施過(guò)，也就沒(méi)有施工工序、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，一切都要從頭開(kāi)始。
傳統(tǒng)施工方法經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)小、技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，但安全、可靠性差；而新工法具有擾民小、安全可靠、社會(huì)效益好的諸多優(yōu)點(diǎn)，但是技術(shù)復(fù)雜，國(guó)內(nèi)沒(méi)有可供參考的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并且由于是在國(guó)內(nèi)首次使用NTR工法，經(jīng)濟(jì)投入相對(duì)較大。兩個(gè)選擇擺在中建人面前。
壓力和責(zé)任讓中建只能給出一個(gè)答案：咬牙、點(diǎn)頭。
以中建一局基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部為主體成立的中建市政誕生于2008年，其目標(biāo)直指正如火如荼的城市軌道交通市場(chǎng)�！拔覀兊牡罔F業(yè)務(wù)起步較晚，必須要有自己拿得出手的品牌和具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，才能實(shí)現(xiàn)'彎道超車’，盡管采用NTR工法有重重困難，但也是體現(xiàn)一個(gè)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的大平臺(tái)�！敝薪ㄊ姓偨�(jīng)理張德勝說(shuō)，在完全競(jìng)爭(zhēng)的建筑市場(chǎng)，國(guó)企并不像外界想象的那樣占有任何優(yōu)勢(shì)。一切都要靠實(shí)力說(shuō)話。
就這樣，中建市政選擇了挑戰(zhàn)自我。
無(wú)標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)樣板——一次從零開(kāi)始的探索
有別于傳統(tǒng)暗挖法先挖地下土方再搭主體結(jié)構(gòu)，NTR則是先用鋼管搭起支護(hù)結(jié)構(gòu)，再挖土方。這種施工方法簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，就是在車站兩端向土層里按地鐵隧道的半圓形頂進(jìn)一圈排列整齊的鋼管，而且是從墻的兩端分別頂進(jìn)，鋼管要在車站中間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接；然后沿鋼管橫向進(jìn)行切割、綁扎鋼筋和澆注混凝土，將鋼管連接成穩(wěn)定的整體框架。
“我們一開(kāi)始很緊張，因?yàn)檫@個(gè)地鐵站規(guī)模非常大，韓國(guó)在NTR工法中用到的鋼管最長(zhǎng)為60米，而新樂(lè)遺址站中所需的鋼管長(zhǎng)達(dá)159米，這對(duì)鋼管的頂進(jìn)、對(duì)接、糾偏都提出更高要求�！敝薪ㄊ姓�(wù)副總經(jīng)理黃常波說(shuō)。
“一開(kāi)始我們想采用最保守的方法，就是把韓國(guó)技術(shù)搬過(guò)來(lái)�！敝薪ㄊ姓呒�(jí)工程師李鐘坦言。
他帶20余人前往韓國(guó)參觀培訓(xùn)，經(jīng)過(guò)七八個(gè)回合的專家論證，最終NTR工法在新樂(lè)遺址站開(kāi)始國(guó)內(nèi)首試。韓國(guó)之前只是地鐵站頂棚采用NTR工法，在借鑒韓國(guó)施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，中建市政挑戰(zhàn)自我，提出全站采用。同時(shí)，為確保工期，專家論證通過(guò)，將原先設(shè)計(jì)的先完成新樂(lè)遺址站主體后進(jìn)行盾構(gòu)的施工方案，調(diào)整為車站、盾構(gòu)同時(shí)交叉施工。在地鐵車站主體結(jié)構(gòu)未施工的情況下實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)過(guò)站，這在世界上也是首次。
至此，新管幕法初具雛形。
由于設(shè)計(jì)方此前的設(shè)計(jì)圖紙都是按照傳統(tǒng)暗挖法制作的，因此中建市政只能邊設(shè)計(jì)邊施工。而且，在保證整體空間穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，施工方案還必須保證加快工期和降低成本�！霸O(shè)計(jì)方受國(guó)家規(guī)范條文限制拿出的方案肯定是以滿足規(guī)范為準(zhǔn)，而業(yè)主則主要考慮成本，雖然我們請(qǐng)來(lái)了韓方專家團(tuán)隊(duì)常駐現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，但由于對(duì)NTR工法理解不同，中韓雙方設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)思路、依據(jù)規(guī)范規(guī)定不同，所以基本上重要決定都需要我們自己拍板�！痹擁�(xiàng)目總工程師羅澤華說(shuō)。
因此，開(kāi)工報(bào)告寫(xiě)的是2008年3月，但實(shí)際到當(dāng)年8月底才動(dòng)工，在這過(guò)程中，設(shè)計(jì)圖紙改了4次�！肮こ坛跗冢医�(jīng)常是剛從沈陽(yáng)飛到首都機(jī)場(chǎng)，又出現(xiàn)問(wèn)題被叫回去了�！崩铉娀貞�。
而對(duì)于兩位年輕的豎井負(fù)責(zé)人李平和趙寶坤來(lái)說(shuō)，記憶最深刻的是第一根鋼管的頂進(jìn)。1號(hào)管總長(zhǎng)度為159米，分別由一、二號(hào)橫通道從兩頭相向?qū)�，其中一�?hào)橫通道頂進(jìn)84米，二號(hào)橫通道頂進(jìn)75米。
2009年12月21日，當(dāng)兩根鋼管在經(jīng)過(guò)15天的“跋涉”實(shí)現(xiàn)“親密接觸”時(shí)，兩個(gè)大小伙也忍不住相擁在一起。接觸偏差控制在2厘米以內(nèi)，且?guī)缀鯖](méi)有發(fā)生沉降——只有自己知道，為了這個(gè)成績(jī)，他們多少次半夜被電話叫醒、試驗(yàn)了多少種方案。
風(fēng)道頂管初期，平均每天頂進(jìn)長(zhǎng)度不到2米�！拔矣浀糜幸淮�，可能是阻力太大，鋼管被頂扁了，心里非常郁悶。沒(méi)辦法，只能把扁的部分切掉，想解決方案。在試了十幾種方法后，最后利用在鋼管后面加支撐增大受力面解決了這個(gè)問(wèn)題。”郭寶坤說(shuō)。
在“郁悶”中，他們摸索出了邊注漿邊頂管、在鋼管前面加導(dǎo)向管、24小時(shí)監(jiān)測(cè)管道變形等方法，為此后的管道頂進(jìn)積累經(jīng)驗(yàn)。在主體頂管后期，頂管最高紀(jì)錄一天達(dá)到15米，平均每天超過(guò)8米。
在鋼管切割支護(hù)工藝上，剛開(kāi)始時(shí)一組焊工(3人)每天不能完成一個(gè)洞口，到后期一組焊工每天能完成將近3個(gè)洞口。模板支設(shè)、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等其他工藝亦如此�！绊n方專家后來(lái)都邀請(qǐng)我們?nèi)ロn國(guó)施工。”李平自豪地說(shuō)。
社會(huì)效益＋品牌效益——?jiǎng)?chuàng)新贏得雙豐收
2010年3月28日，伴隨著最后一段站臺(tái)板混凝土澆筑完成，新樂(lè)遺址站主體結(jié)構(gòu)提前一個(gè)半月順利完成。21根直徑2.2米左右的鋼管“拱”起長(zhǎng)179米、寬28米、高15米的巨大地下空間。
這21根鋼管每根都是由約6米長(zhǎng)的鋼管焊接相連而成，為確保鋼管地下對(duì)接的精準(zhǔn)度，中建市政采用了先進(jìn)的激光指向儀為其定位，誤差嚴(yán)格控制在2厘米以內(nèi)，而國(guó)外設(shè)計(jì)要求誤差范圍是5厘米內(nèi)。
今年1月19日，《新管幕法建造地下空間綜合技術(shù)》科技成果鑒定會(huì)在沈陽(yáng)召開(kāi)。鑒定委員會(huì)認(rèn)為，中建市政完成的“新管幕法建造地下空間綜合技術(shù)”，首次在極其復(fù)雜的地質(zhì)條件下完成了最大尺寸的地鐵站建設(shè)；創(chuàng)新研究了超長(zhǎng)鋼管對(duì)頂技術(shù)；采用管井降水與注漿相結(jié)合的方法有效控制了沉降；采用實(shí)時(shí)軸力補(bǔ)償技術(shù)，保證了工程的安全，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白，研究成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
中國(guó)工程院院士周豐峻也肯定了這一技術(shù)，他認(rèn)為，新管幕法不但解決了施工過(guò)程中的穩(wěn)定性，還解決了長(zhǎng)期穩(wěn)定性的問(wèn)題，向前、向下邁出了一大步。不但施工人員可在一個(gè)直徑2米多的大管子里安全操作，不足2厘米的偏差更是不可思議。
73歲的建筑設(shè)計(jì)大師史玉新曾多次前去參觀指導(dǎo)，攙扶他的趙寶坤記得老先生說(shuō)過(guò)，“一輩子搞這么一個(gè)車站也值了”。
專家們認(rèn)為這一工程最大的價(jià)值在于社會(huì)效益：“它創(chuàng)造了地下工程全新的施工技術(shù)，除了地鐵，將來(lái)還可用于國(guó)防、人防工程等，而且可以在保護(hù)周邊環(huán)境，幾乎零擾動(dòng)影響的同時(shí)，建造出無(wú)障礙的巨大地下空間，這也是其他施工技術(shù)不可比擬的�！�
毫無(wú)疑問(wèn)的是，除了社會(huì)效益，中建市政在新樂(lè)遺址站這一“科技創(chuàng)新戰(zhàn)”也將在國(guó)內(nèi)贏得廣泛的應(yīng)用前景。
大連、上海、南京、無(wú)錫、港珠澳大橋珠海連接線管理中心……各地來(lái)觀摩取經(jīng)的人絡(luò)繹不絕。
“已經(jīng)有不少單位找我們就這一技術(shù)進(jìn)行接洽，包括國(guó)防、地鐵及其他地下工程。”黃常波說(shuō)。李鐘也透露，北京市相關(guān)部門也表達(dá)了或?qū)⒃诒本┑叵鹿こ探ㄔO(shè)中考慮使用新管幕法的意愿�！半S著城市的不斷發(fā)展，地面限制條件越多，這一工法的優(yōu)勢(shì)就會(huì)越明顯。”
目前，結(jié)合新樂(lè)遺址站新管幕法工程實(shí)踐，中建市政編寫(xiě)了“超長(zhǎng)超大直徑鋼管頂進(jìn)施工”等系列工法，申報(bào)專利6項(xiàng)�！跋乱徊轿覀儗⑦M(jìn)一步優(yōu)化方案，力爭(zhēng)形成設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等一系列標(biāo)準(zhǔn)�！秉S常波告訴記者。
從國(guó)內(nèi)首家引進(jìn)污水庫(kù)造島填埋綜合處理施工技術(shù)，到首次成功利用工作井實(shí)施盾構(gòu)刀盤修復(fù)與刀具更換，再到在引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上創(chuàng)制新管幕法，正如張德勝所言，中建市政詮釋了國(guó)有企業(yè)爭(zhēng)當(dāng)創(chuàng)新排頭兵的精神，也兌現(xiàn)了“用承諾和智慧雕刻時(shí)代的藝術(shù)品”的諾言。(科技日?qǐng)?bào)記者操秀英) |
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