挖通东莞地铁二号线隧道非易事
交通 来源：莞讯网 责任编辑：百花残 2014-12-10 14:44:49
挖通东莞地铁二号线隧道非易事
在昨日东莞地铁二号线全线隧道贯通的仪式上，记者了解到，原来为了打通30余公里地铁隧道，施工团队不仅冒着被高压电电击的危险穿过高压电线塔，冒着河水下灌被淹的危险从寒溪河底下穿越，而且还三次改迁挪移市区供水大动脉。
原来，挖通地铁隧道真不容易，有这么多拦路虎横在前面，让我们来看看施工人员都是怎么破解这些大难题的吧。
拦路虎
500千伏高压电线塔
距离太近会电到人
大家都知道高压电线塔危险，不能靠近，距离得太近了，就会出现导电、跳闸等现象，更会电到人，而如果遇到潮湿湿润的天气，就连空气都会导电。
那么在高压电线塔附近操作盾构机等大型设备施工、作业，就显得更加危险。
东莞轨道公司透露，就在2302标东莞火车站－茶山站区间盾构隧道沿方中路呈东西走向，临近盾构隧道一共有6处高压电线塔，其中有一个是500千伏的高压电线塔。
如何在高压电线塔附近安全作业，并保证到高压线电塔本身的安全不沉降甚至坍塌，成为摆在施工人员面前的一大难题。
为了破解这一难题，施工单位专门编制了一个盾构机过高压电线塔专项施工方案，明确了盾构机穿越高压电线塔各阶段相关掘进参数，并根据现场情况完善各应急预案。施工过程中严格按照方案要求进行掘进，同时加强地面监测，根据监测结果调整掘进参数，这才确保了电线塔和施工的安全。
距寒溪河仅50米
地面坍塌河水就会倒灌
地铁二号线从茶山向东城延伸，正好邂逅了寒溪河，而2303A标茶山站－榴花公园站区间的盾构始发井距离寒溪河只有短短的50米。
而且在盾构始发井与寒溪河之间的地质土层中，还有很厚的强透水砂层，如果盾构始发井端头地层的加固处理措施不当、效果不佳，一旦盾构机下井开始掘进，就很容易发生涌水涌沙、地面坍塌，进而造成车站及盾构被淹及人员伤亡事故。
这一段也由此号称二号线十多个标段中，施工难点最多、风险最大的标段之一。为了破解这一难题，施工单位使用了与普通盾构机不同的泥水盾构机——这种盾构机可以在水里安全掘进，很多海底隧道都是使用泥水盾构机来挖掘的。
与市区供水大动脉相距仅20厘米
一旦水管破损市区就会断水
位于东城的2304标天宝站－东城站盾构区间单线平均长度1423米，线路出天宝站后，沿东城中路向南前进，先后通过万园东路路口、东纵路口，到达位于东城中路和东城路口北侧的东城路站。
在这一区间，施工单位遭遇了两条直径达2.2米的供水管，这可是两条堪称“市区供水大动脉”的大水管，大水管的走向基本跟地铁隧道的走向一致。。
在如此复杂的供水管下掘进隧道，施工人员的面前就犹如倒挂了两把利剑，稍有不慎就会造成沉降过大从而引起水管破损，这样一来，市区就会断水。
施工单位耗时2年两次迁改挪移供水管。而在鸿福路站同样遭遇了这两根供水管，距离地铁车站顶板最近的距离仅20厘米。
29处孤石群横在前方
只有爆破碎石穿越
在地铁隧道的掘进过程中，最怕遇到孤石，不仅盾构难掘进，而且处理孤石稍有不慎就容易造成土压不平衡，导致地面沉降甚至坍塌。
在2307标西平站－蛤地站区间左线区间却在掘进过程中遇到29处大小不一的孤石群，15处基岩突起，以及300余米砂层等不良地质。
其中最大的一片孤石群沿着隧道方向整整超过30米，最高强度达到117Mpa。同时，该区间还需近距离穿过高压燃气管道和DN2200高压供水管等高风险区域。最终，施工单位不仅调整了隧道线路走向，还通过在地面钻孔爆破将孤石解碎，并在地面注浆加固等办法，才成功穿越了这一大片孤石群。
上软下硬不良地层
矿山开挖盾构空推相结合掘进
在地铁盾构施工的过程中，也很怕遭遇到上软下硬的地质结构，因为当盾构机在地下坚硬的地层中挖掘，上面松软的地层很容易向下沉降，如果上软下硬的地层上还有高楼建筑，就更加危险了。
在2309标蛤地站－陈屋站区间就遭遇到了这种不良地层，上下岩层之间的强度差异巨大，掘进十分困难，喷涌严重，影响掘进速度。
最终施工单位采取了“加强管片二次注浆止住后方来水，地表压浆填充空洞及缝隙止住上方来水，土仓增大聚合物及膨润土注入量来改善土质稠度”的处理措施，并同时在局部成片的上软下硬地段，采用矿山开挖、盾构空推与拼装管片相结合的方式，才顺利在上软下硬地层中掘进。
揭秘
地铁隧道在地下最浅12米，最深48米
每挖1.5米就要给隧道“穿”上坚硬的管片，在地下十余米挖隧道如何精准定位
你知道东莞地铁二号线隧道挖得最深的地方在哪里，挖得最浅的地方又在哪里吗？
你知道盾构机是怎么在十余米的地下挖掘隧道的吗？
你知道盾构机和施工人员在漆黑的地下又是如何精准定位不挖偏隧道的吗？
让资深地铁专家为我们揭秘隧道挖掘过程中的秘密。
最浅隧道地下12米
最深隧道地下48米
东莞的地铁隧道为什么大多都在地下十多米的深度？
对此，拥有十多年盾构施工管理经验的中铁二局东莞R2线2304标项目经理辜长军解释，地铁隧道的地下埋深主要是根据地铁线路的走向和长度来定的。
一般来说，国内地铁隧道的埋深大多保持在十多米的深度，最浅的在地下12米左右，这是因为地铁隧道挖掘距离地面有一个安全距离至少要有6米，再加上隧道本身6米多的直径，最浅的地铁隧道就要到地下12米了。
在二号线东城站－天宝站区间就有地下12米的浅埋隧道。
辜长军解释，隧道挖得浅比较省成本、节能，挖得越深成本就越高，但在地下水压、土压等复杂因素的作用下挖掘，土压难平衡，如果挖得太浅，一旦隧道上浮就容易造成地面沉降甚至坍塌，十分危险。
除了安全方面的考虑之外，隧道的深度还会受“节能坡”、线路长度的影响——其实地铁隧道在地下并不是一条水平的直线，而是一个类似“V”形的节能坡走向，这样一来，未来地铁在节能坡上行驶会很节能，列车起步后走下坡可以依靠惯性来为列车加速。
正因如此，隧道在行进过程中就会有一个约千分之五的坡度，线路越长，隧道最深处就会越低，基本上1000米长的隧道最深深度就会向下降5米，依此类推，3000米长的隧道最深处就会向下降约15米。
东莞轨道公司透露，二号线最深的一处隧道在蛤地站－陈屋站区间，深达48米，这里的隧道之所以这么深，不仅因为这一段线路区间本身很长，还因为这里的海拔本身就要比其他地方高。
每挖1.5米就要停下来给隧道“穿”管片
怎样才能搭建一个坚硬而牢固的地铁隧道？
辜长军介绍，其实盾构机在地下十多米的深度进行掘进时，一般每掘进1.5米长度就需要停下来，给原本的泥土隧道“穿”上一圈坚硬牢固的预制管片，用来承受和支撑泥土隧道四周所释放的巨大压力。
辜长军介绍，这种预制管片非常牢固，1.5米宽，厚30公分，由6块不同型号的管片加钢筋螺丝拼装而成。仅一块3.6米长的管片就重达4吨，而整整一环6块管片则重达21吨，仅仅依靠人工是不可能运输和安装的，需要依靠专业的机械设备——盾构拼装机。
那么这条长达1430米的地下隧道需要多少预制管片来支撑？辜长军算了一笔账——需要约950圈、5700块预制管片，而每圈预制管片的造价约为5万元，即每安装1.5米的预制管片就要花费3.7万元。
多绕一米盾构成本增加三四万
在地铁隧道挖掘的过程中，如果遇到地面上有重要建筑物需要绕行的话，也是会增加盾构成本的，辜长军估算，如果多绕一米的距离，大约需要增加三、四万元的费用，如果线路绕行个数十米，这个绕行成本就会高达数百万元了。
所以，在隧道掘进的过程中，如果遇到没有太大风险的平房，施工方大多会选择临时迁走的方案，即便最终房屋有风险保不住了，拆了重建一栋平房的成本也不会太高。
盾构机精密设备+人工测量保证不挖偏
一般地铁隧道在盾构挖掘中会选择两个方向相向挖掘，那么在漆黑的地下挖掘隧道，怎么才能保证不挖偏？
辜长军回答，盾构机上有诸多精密设备，在掘进的每一个时刻不间断地进行着精准测量，不仅如此，每挖掘10-15米，还会进行一次人工复测。在精密机器设备和人工的双重测量保证下，地下隧道才会挖得准，不跑偏。
挖隧道有没有挖出文物宝贝？
在地底下挖隧道，会不会挖出个文物，挖出个宝贝？在回答这个问题时，东莞轨道公司工程部部长李海峰笑称，东莞不比西安、洛阳等千年古都，地底下没埋那么多的文物、宝物。
至少目前，二号线隧道挖掘过程中，并没有挖到一件文物、宝物。
人物故事
盾构机操作手袁军：从实习员到副区工长
在东莞地铁的历史上，最先开建的一段是位于东城中路的试验段。这里车多人多，不仅地上的商铺多、建筑多，就连地下的管线也是错综复杂，想要在这里修建地铁十分棘手。
正因如此，才将东城站、天宝站、天东区间（天宝站至东城站区间）和下天区间（下桥站至天宝站区间）的“两站两区间”敲定为试验段，率先开建。
对于四川小伙子袁军而言，东城中路上的这“两站两区间”已经是他短短4年地铁施工经历中的第五个站点了。
广州二八线、深圳一号线、深圳二号线、杭州一号线，再到东莞二号线，盾构机操作手袁军也已经从一名地铁工地上的实习员工成长为一名副区工长，每天操纵着价值超过5000万元的盾构机，在地底下挖掘隧道。
“别看盾构机看着足足有500吨重，像个笨家伙，却精确得很，不仅定位能够精确到毫米，而且可以在地下掘进过程中自由转向。”一开始接触到盾构机的时候，袁军还着实被这个号称“钢铁土拨鼠”的高超技术给折服了。
听声音就知道故障所在
对于盾构机操作手而言，盾构机这个隧道掘进的专用工程机械，着实是一个十分系统、复杂的大型设备，这里面涉及到了地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术。
尽管盾构机的操作室十分狭窄，只是一个60公分宽，不到2米长的狭长空间，但这里面却集合了不少自动化的设备和仪器，包括工业电脑、视频监控系统、导航系统、超过90个不同功能的按钮和旋钮。
在操作室里，鼠标是竖着使用的。
袁军告诉记者，作为一名盾构机操作手，除了要懂得操作这些专业性十足的自动化设备之外，还需要对盾构机的各个系统设备都十分熟悉。
推进系统、油脂系统、水系统、压缩空气系统、电气控制系统、测量系统、刀盘系统……盾构机所涵盖的这些大系统之下，又都各自涵盖了很多小系统，设备超过百样。
做盾构机操作手的时间长了，袁军已经可以跟其他老师傅一样，听声音就能听出故障所在。
还想回东莞建设新线路
其实早在2012年年中，试验段隧道双线贯通之后，袁军就已经离开东莞去深圳操作盾构机挖掘更多地铁隧道了，从深圳地铁11号线，再到现在的深圳地铁7号线，袁军仍十分想念在东莞的工友们。
得知东莞地铁二号线隧道已经全线贯通了，袁军倍感振奋人心，“因为这其中也有我出的一份力。”他期盼东莞地铁二号线能够早日开通运营，到时候他一定会回来体验、乘坐。不仅如此，他还特别期盼东莞规划的其他线路也都能够早日开建，而他也就有机会再回到东莞这座曾经奋斗过的城市，继续为东莞人民挖掘地铁隧道兴建地铁线路。
知多D
盾构机
盾构机是地铁施工中较为常用的施工工具，又叫隧道掘进机，是一种用于隧道掘进的专用工程机械。
盾构机前端的刀盘就像它的“嘴”，工作起来如同旋转的风扇，每旋转一圈，嘴上的“钢牙”就“啃”掉一层泥土。盾构机缓慢地向前推进，并将削下来的泥土“吃”进“肚子”，再由传送带将泥土送至尾部的运输车上，运输车再将泥土送到地面。
盾构机掘开泥洞后，将砌上拱形衬砌，圆形隧道便这般轻轻松松“大功告成”。（来源：东莞时报 ）
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