突破冬季施工瓶颈,自主研发多项新技术|探访地铁3号线建设背后的故事

文摘   2024-11-20 17:37   黑龙江  

哈尔滨地铁3号线二期工程西北环道里段
即将开通试运营
3号线环线由此实现正式“闭环”。

作为全国最北寒地地铁,3号线建设中克服了冬季低温施工、地质结构复杂等诸多难题。日前,记者采访中国交建哈尔滨地铁3号线总经理部总经理张伟,揭秘项目建设背后的创新力量。



东北首创:建造冰城地铁“叠落家族”



市民试乘3号线公路大桥站到丁香公园站时发现,“怎么河松街站有点不一样?乘车去往两个方向,站台竟然不在一层。”事实上,哈尔滨地铁3号线在东北地区首创“叠落式”车站,站台分上下两层叠落而成。

张伟介绍,即将开通的3号线“公路大桥站——河松街站——河山街站(不含)”两站两区间,沿哈药路和前进路高架敷设,形成了城市高架快速路+路面城区主路+地下城市轨道交通的三层、立体、交叉式大交通网络。这种布局的好处在于节约了城市土地空间资源,实现对车流、人流、地铁客流的集中管理,确使地铁的建造工艺从二维平面提升至三维交叉。

河松街施工盾构机内部安全检查

中交集团开创性采用“叠落”式立体施工技术,首先打造三层的“叠落式”河松街站(一层站厅、两层站台),将通常平行的站台叠放,形成上下布置。然后将区间的左线隧道“叠落”在右线隧道之上,形成罕见的上下构型。同时,在隧道中间采用全冻结法构筑两座“叠落”式联络疏散通道。最后将公路大桥站一分为二,坐落在哈药路高架桥两侧,形成“分离岛”式车站。通过这一系列创新的操作,实现传统技术无法完成的“叠落家族”地铁建造,实现“叠落”技术的突破。

支撑台车随盾构机做隧道支持

据测算,这两个叠落区间约为1.8公里,而且叠落区间上下距离很近,最近处只有1.9米。在施工过程中,为了保证安全,技术员自主研发了支撑台车,用来支顶隧道。也就是说,在下边的隧道先做完之后,用支撑台车支撑,上边再挖另一个隧道。一般盾构机大概就是100米长度,支撑台车跟盾构机是一样长度,跟着盾构机前进。



创新设计:成槽机高温“护体”,高寒施工不停



为抢工期,哈尔滨地铁3号线建设冬季也在不间断地施工,并突破了冬季零下二三十度持续作业的技术瓶颈。其中,给成槽机加上高温高压蒸汽装置,是哈尔滨在地铁建设过程中的首创。

啥是沉槽机?地下连续墙施工时,由地表向下开挖成槽的机械装备。成槽机施工时,需要通过钢丝绳往地下层放,然后再拉到地面,如此反复往返。张伟介绍,成槽机需要往下挖到一定的深度,才浇混凝土,它在上下移动过程中,会把地下的水带上来了,在冬季高寒环境下,成槽机返回地面时,核心作业部件很快就会结冰,导致机器“趴窝”。

沉槽机冬季带高温蒸汽设备施工

为了解决成槽机上到地面结冰的难题,技术人员在成槽机上加了一种可以喷出高温高压蒸汽设备:在成槽机每天连续施工的24小时里,一直有高温高压蒸汽“护体”,特别卷钢丝绳部位通过喷蒸汽保温,保持不冻状态。

这个自主研发配置的高压高温蒸汽设备,专门解决北方地区成槽机在冬季挖车站主体、出入口以及地连墙施工中遭遇的低温困扰。在哈尔滨地铁3号线建设当中被广泛应用,仅去年冬天就在友谊路的19个出入口、风亭等附属设施中大量使用,极大程度地保证了施工工期。

在冬季施工中,还有一个难点便是地连墙的钢筋焊接。当气温达到-20℃以下时,钢筋的韧性降低、脆性增加。为了保证工程质量,施工人员在焊接过程中加密了焊点,比正常焊点多了三成。除了加密焊点外,还会在低温到来之前,先把钢筋上的弯钩加工完,因为冬季钢筋弯曲加工容易导致钢筋产生裂纹,影响钢筋的性能和结构质量。




成功示范:地下车站可以装配而成



冰天雪地、欧陆风情是哈尔滨作为文化旅游名城的一张重要城市名片。3号线的建设,尝试走一条绿色施工路径。

预制装配式建成的丁香公园站实景

3号线在施工中努力探索预制装配式车站的建造工艺。地铁丁香公园站,运用BIM智能设计,以工厂化预制、现场拼装方式,实现了标准化地铁车站侧墙、中板、顶板的装配。开创性地完成地铁车站预制拼装成套施工技术体系构建,将地铁绿色建造推进一步。

所谓BIM设计就是在电脑上,像做动画片一样,把包括管道等设施的标准件先预拼一下,然后再进行碰撞测试,保证现场安装后拼到一起“不打架”。经“动画”预演的预制装配式车站,在精准度上可以达到毫米级的控制。

丁香公园装配式建造工艺主要用于车站主体。具体说,车站施工时挖到一定深度,在常规建造方式中,墙需浇筑而成,装配式建造则直接把预制工厂做好的墙插到车站里,用连接件组装并焊接起来,就像“搭积木”。由于省去了现场浇筑的环节,大大缩短了工期,仅丁香公园站主体结构就缩短了两个月工期。

预制专配式车站的另一个优点是标准件的精准。车站机电设备中预制的通风管也用到了该技术,每一个标准件都有二维码,预制加工后即可组合到一起。同时,装配式车站是提高了机械化作业程度,场外工厂化生产,更减少了占用道路面积,减少了对公众出行的影响。

丁香公园站预制装配式建造方式的成功应用,也为今后哈尔滨地铁建设提供了新的施工思路——在结构相同的车站建设中多次复制,不仅缩短工期,也会节省建设资金。




地铁3号线作为哈尔滨地铁一条环线,开通试运营后,将起到连接城市中心城区、疏导城区交通、服务经济建设等重大作用,环线建设中攻坚克难的技术创新,也成为哈尔滨地铁建设的宝贵经验,为城市轨道交通建设发展储备更多科技力量。

来源:哈尔滨新闻网

记者:董艳春

编辑:刘奕萱





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