3月的深圳市龙岗区,风和日丽,鲜红的木棉花在坳背路街道两边怒放成道道美景,围栏之中的深圳地铁14号线坳背站塔吊林立、机械轰鸣,400多名建设者正挥汗如雨,夜以继日地忙碌着,他们掀起了如火如荼的施工大干高潮,创下许多鲜为人知的奇迹。
三年多来,坳背站的建设者们高举科技之利剑,在号称"地质博物馆"的坳背站成功攻克溶洞群、深达100多米厚砂层和软土层、涌水等不良地质的重重困扰,让科技之花尽情绽放、结下累累硕果,谱写了深圳地铁建设的壮美新篇章。
注浆回填 成功"驯服"溶洞群
坳背站是深圳市轨道交通14号线工程的第8个站,位于龙岗区红棉四路与坳背路交叉口,车站长500.2m,宽45.8m,基坑开挖深度约22.4m,总建筑面积约36622㎡,为地下两层五柱六跨双岛式换乘车站,与规划地铁21号线同层、同向换乘。
中国工程院院士、深圳地铁集团原总工程师陈湘生曾这样评价:坳背站是全线施工最难车站之一,车站穿越具有"地质博物馆"之称的复杂地质构造,岩溶发育强、埋藏100多米的深厚砂层及软土层、地下水丰富,施工难度大,安全质量风险高、隐患大。
深圳地铁集团、中铁南方公司、中铁五局集团各级领导及专家纷纷前来出谋划策。
"兵来将当,水来土淹,办法总比困难多,有条件要上,没条件创造条件也要上!"项目经理李红开工之初给项目管理团队作动员时讲道。他们深刻地认识到坳背站岩溶处理事关项目成败,如果岩溶处理不当,在后序开挖阶段将带来极高安全风险,易造成岩溶突水、突泥,导致周边建筑物沉降开裂。
"知己知彼,百战不殆。"为了确保下步基坑开挖万无一失,项目部于2018年9月27日结合设计首先组织开展了岩溶专项勘察。对岩溶发育区进行了以5米X5米拉网式的施工勘察钻孔,避免溶洞遗漏,同时对已发现的溶洞进行2米X2米网格探边,准确掌握了本站岩溶发育情况及实际规模,为岩溶处理提供了宝贵的基础数据。经过全覆盖拉网式勘察发现,坳背站基坑岩溶处理钻探物探揭露溶洞274个,大部分地下岩溶发育呈现串珠状溶洞。
摸准溶洞分布情况后,2019年1月1日,项目部启动岩溶回填技术攻关。然而开局并不顺利,由于溶洞内有为黏土、碎石,空间小,且不易流动,造成吹砂回填受阻。接着因为溶洞存在差异,有些地下中风化灰岩层多呈破碎状发育,造成排气效果不畅,在砂石填充过程中,造成了管道憋压,压力值短时间内开始升高,产生管道爆裂现象。项目部技术攻关领导小组经会议研究决定,及时调整吹填方案,将吹填碎石、砂+注浆工艺调整为注浆充填工艺,岩溶处理过程中严格控制注浆压力、水灰比、注浆速度,注浆完成后按要求进行取芯检测,确保岩溶加固处理到位,降低基坑开挖施工风险。经过建设者们不断摸索、优化方案、稳步推进,最终确保了2019年9月8日所有岩溶注浆施工全部完成。
正是通过岩溶注浆处理,围护结构施工阶段所有桩基顺利完成,通过检测所有1588根桩基全部达标。2019年11月13日,北端1号基坑进入开挖阶段,2020年6月5日和7月31日,南端3号基坑、2号基坑开始分别进入土石方开挖阶段,开挖发现的溶洞腔体及溶沟溶槽均得到有效填充,充分证明了岩溶注浆已经将溶洞群成功"驯服",基坑开挖过程一路进展顺利,其间未出现岩溶突涌水的险情,确保了安全质量零事故。
"三"管齐下,石方开挖另辟蹊径
坳背站主体结构基坑开挖由于车站地质不同,项目部将其划分成三个基坑进行开挖,其中北端1号基坑为岩质基坑,岩面埋深5~20m,岩溶发育。基坑石方开挖量巨大,共计15万方,同时岩石强度较高,平均达到50~60Mpa,局部达到90Mpa以上,因此爆破作业成为首选方案。
然而首选方案却"夭折"了,因为基坑距离厦深铁路最近处仅有55.19m,由于受涉铁爆破规定影响,基坑无法进行爆破施工。
办法总比困难多,困难挡不住建设者前进的脚步。为保证基坑石方开挖进度,在深圳地铁集团和中铁南方公司的大力支持下,项目部经另辟蹊径引进了矿山切割技术,创造性地在深圳地铁施工中首次利用双刀矿山垂直切割及金刚石绳锯水平断岩组合施工技术。他们首先在垂直方向采用矿山切割机进行分段、分层切割至一定深度;然后在水平方向上采用金刚石绳锯断线回转切割成块,石材切割成块大小根据需要合理选择确定;最后采用吊装设备进行岩块吊装,采用平板车中转、外运。北端1号基坑就是这样有如"切豆腐"般一块块地给切出来了。
与此同时,针对基坑边角料石方及零星石方开挖,项目部采用空气能膨胀致裂、机械破碎等工艺加快石方开挖进度,空气能膨胀岩石致裂就是利用空气压缩在容器里,在突然快速加热的条件下,急剧快速气化膨胀,产生强大冲击力,造成膨胀致裂破岩的效果。
正是通过"矿山切割技术、空气能膨胀致裂、机械破碎"的"三"管齐下,日均石方开挖量达到600-900立方米,确保了2020年12月15日顺利完成基坑所有石方开挖,按期顺利转入了主体结构施工阶段。
"豆腐渣"里开挖,RJP工法成果耀眼
项目安全总监督刘云龙曾经说了个形象的比喻:"在坳背站2号、3号基坑开挖有如在豆腐渣里挖坑,稍有不慎就会发生坍塌安全事故。"
安全质量重于泰山,坳背站基坑范围内分布有深厚软土及深厚砂层,地下水位高,且周边建筑距离基坑最近处仅2m,周边建筑物保护难度大,基坑开挖极易导致周边建筑物下沉开裂。如何成功保证成功安全穿越深厚软土砂层,成了项目部重中之重。
2019年11月25日,项目部经多方论证,决定在3号基坑开展RJP软基加固技术攻关。该技术利用超高压喷射流体产生的动能破坏地基组织,被破坏的土颗粒与水泥浆液混合搅拌从而形成大直径桩体。利用上段超高压水(超高水可达到20MPa以上)和压缩空气(压缩空气1.05MPa)喷射流体先进行切削土体;利用下段超高压浆液(超高压浆液可达40Mpa)与压缩空气喷射流体扩大切削土体,被破坏的土颗粒与硬化材料混合搅拌形成大直径桩体,从而达到硬化固定软土流砂,保证开挖过程不发生坍塌事故。
通过采用RJP超深、超大直径地基加固桩施工工法推广应用,成功实现基坑封底加固,并止住了涌水,不仅保证了施工质量,而且保障了施工安全及周边建构筑物安全,基坑附近物没有发生一起开裂现象。保安社区民委会对中铁五局高质量施工水平十分钦佩,代表居民曾多次赠送锦旗并发来表扬信表扬。2020年3月25日,坳背站基坑所有有深厚软土及深厚砂层均顺利开挖完成,RJP软基加固技术工法也荣获了贵州省、广东省省级工法,推广应用前景广阔。
坳背站施工再一次证明了科技是第一生产力,三年多来,项目部大胆采用新设备、新工艺、新工法、新材料,引进超声波检测仪检测桩基垂直度,最大限度地避免了因发生桩基垂直度不达标造成侵陷、返工处理的现象;引进全套筒全回旋钻机进行临近房屋的桩基作业,保证了成孔质量和桩的顺利浇注,成功地避免了对临近2米房屋的扰动开裂现象;引进高分子塑胶定型模板代替原来的钢模板,提升工效,保证了混凝土内实外美,项目累计使用8项国内领先的新技术破解最难车站道道难道关,实现了开工以来安全、质量、环水保零事故目标,施工生产快速有序推进,截止目前,坳背站围护结构、土石方开挖完成100%,主体结构完成74%,工期可控。项目部先后荣获"市优工程"、深圳市住建局"亮剑行动"红榜、"安全生产示范工地"等22项荣誉。
在坳背站工地现场公司副总工程师、项目经理李红目光如炬,他信心满满地介绍道:科技之花结硕果,历经三年多的艰苦鏖战,4月30日主体结构封顶胜利在望!
关键词:中铁五局,科技攻关