重慶軌道交通建設攻克了哪些難題?

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2021年3月22日上午,軌道十八號線金鼇山站——跳磴站區間首段拼裝梁順利起架。記者羅斌攝/視覺重慶

“好個重慶城,山高路不平。”山城的地形,既是重慶獨特的都市符號,也為軌道交通建設新增了難度。在重慶建軌道,和平原都市不一樣,往往需要爬坡上坎、穿山過洞,甚至是在居民樓裏穿梭。要建成這樣的軌道交通,設計、施工、協調、組織,每一個環節都不容易。

如今,重慶軌道交通縱橫交錯、不斷延伸,每天承載著數百萬人次的來來往往,但軌道交通建設背後那些攻堅克難的故事,卻鮮為人知。

“重慶真是魔幻都市,忽高忽低,山水包圍。重慶的軌道交通更誇張,‘上天入地’,讓人大開眼界。”今年國慶期間,湖南衡陽的馬丹成來重慶玩了一趟,回家後對重慶軌道交通讚不絕口。

但馬丹成並不知道,重慶軌道交通建設的背後,有著怎樣的艱辛,建設者們攻克了多少難題。

設計難

李子壩“軌道穿樓”設計稿大改6次

重慶軌道最“出圈”的是哪個點?李子壩站“軌道穿樓”,應該是投票最多的答案。

這個火遍國內外的場景,已經成為重慶軌道,甚至都市的一張名片。針對這一奇异現象,網絡上還展開了“先有列車還是先有樓”的熱烈討論。

“既不是先有列車,也不是先有樓。正確答案是:樓和列車是同時有的。”李子壩捷運站工程總負責人、重慶大學土木工程學院老師葉天義告訴記者,當時,“軌道穿樓”的設計其實是迫不得已。

李子壩軌道站設計於1998年,因為其一邊靠山、一邊臨江,空間有限,只有建在此地。但當時,這裡已經規劃了要建一棟大樓。

怎麼辦?

大樓和軌道都要建,只有採取“軌道+樓房”的設計。這在當時的中國,尚無先例。同時,因為樓房與軌道交通的建築標準不同,審批程式也不一樣,難度不言而喻。

“樓是靜止的,軌道是運動的,兩個建築的使用狀態不一樣,結構設計師需要兩者兼顧。”葉天義說,僅從設計上看,團隊就要解决軌道能順利穿過、不影響樓棟結構、軌道網站交通轉換功能布局合理三大難題。

葉天義回憶說,僅設計方案,團隊就花了兩年時間,大改了6次。最後的設計版本,將整個建築分成3個部分,軌道線是一部分,站房是一部分,住宅是一部分。其中,軌道主結構和房屋主結構是完全分開的。這樣的設計,哪怕整個樓全部拆掉,也不會影響軌道運行。

在功能佈局上,居民樓1至5樓設計為商鋪及辦公區,6至8樓是軌道交通區域,9至19樓則是居民住宅。其中,列車在6至8樓實現穿越,穿越的長度有132米。整個建築的功能分佈清晰了起來。

這樣的設計是否安全?

“軌道和樓房看似結合在一起,其實是互不干擾的。軌道運行的時候,並不會給樓房帶來震動。”葉天義說,從大樓第一層算起,軌道有6根托舉柱,每根長約22米。而樓棟的柱子約有90多根,每根高度69米,兩者並不在一起。同時,在6根捷運柱子與樓房建築之間,有20釐米的安全距離。

葉天義還表示,因為軌道採用低雜訊和低振動設備,車輪為充氣體橡膠輪胎,並由空氣彈簧支持整個車體,運行時雜訊遠遠低於城區交通幹線雜訊的平均聲級75.8分貝。

李子壩軌道站是重慶軌道“設計難”的一個典型案例,卻不是唯一的。

比如3號線唐家院子站,其周邊地勢北低南高,北邊緊鄰社區,南邊為高邊坡。為了便於南邊片區的居民坐軌道,重慶專門設計總長60米、垂直落差28米的自動扶梯,直接接入軌道站廳層,並加蓋雨棚。

再如18號線渝中區延伸段。這段工程沿線100米範圍內共分佈著43處文物,其中有13處國家級重點文物、15處市級文物、2處區縣級文物和13處未定級的文物,包括市民熟知的湖廣會館、東水門城牆等。為了確保軌道施工、運行不會對文物造成損害,工程設計方案必須經過國家文物局審批。

“重慶軌道設計非常重要,它既要最大程度方便居民出行,又要統籌考慮工程條件,貫穿規劃、前期、設計、施工等各個階段。”市住房城鄉建委相關負責人說,在重慶特殊的地勢下,軌道設計還要兼顧本地的實際情況,要考慮很多問題,也要克服很多困難。

施工難

地下30米“蓋出兩層樓”

工程施工,是軌道建設的覈心環節。重慶修建軌道時,這一環節遇到的難題可不少。軌道9號線便是典型代表。

在軌道9號線沙坪壩段,其總長3296.9米的主體工程,全部為地下暗挖工程,其上方有西南醫院、重慶師範大學宿舍樓等建築,屬於典型的城市建築密集區淺埋地下暗挖工程。

如此一來,工程無法直接從地面上開工,必須要“鑽”到地下進行。

“地下本是沒有空間的,你得先挖出空間,才有施工的可能。”軌道9號線施工方相關負責人表示,他們先從地上挖一個小的通道深入地下,把地下部分“實心”區域,挖成“空心”,再在“空心”區域修建軌道工程。

“用一個比喻,就像要在地下30米的地方,蓋出一棟兩層高的樓。”該施工負責人說,在部分施工區間,僅僅是施工通道就需要300多米,加上本身施工區間900米,施工空間長度差不多有1.2公里,而且彎道多。為此,工人們不得不穿梭於地上和地下之間。為降低安全事故發生的可能,他們必須輪班上崗。

而在9號線一期工程沙坪壩區至渝中區段,有區域網站埋深超過100米,相當於30多層樓高,這也是現時全國在建地鐵站最深的一個。用更直觀概念來解讀這個高度:其差不多高度的深豎井有1050階梯,徒步上下需要35分鐘。

為了攻克這個全國在建最深地鐵車站,施工方對工程結構、風險結構進行分解,還建立了分析模型,對圍岩穩定性分析、確定圍岩破壞模式,最終決定將傳統的“雙側壁導坑法”工法,變更為更經濟高效且具有可實施性的新工法——初支拱蓋法。

初支拱蓋法是通過利用隧道大拱脚承載隧道上部,形成“拱蓋”狀的受力體系。隨後,再將車站四百多平方米大的開挖斷面分成11部分,分部開挖、閉合成環,减少臨時支護工程量,為中、下臺階提供機械化工作空間,確保大斷面隧道安全、優質、快速施工。

“重慶軌道交通最大的特點,也是最大的難點,就是深埋車站多且深。”市住房城鄉建委相關負責人說,這也决定了重慶軌道修建過程中,往往會遇到人員密度大、通風條件差、逃生路徑長、火勢蔓延快等問題。好在,經過多年的攻堅克難,重慶軌道交通已建立相對完善的深埋線路消防科技標準體系。

此外,重慶軌道交通建設過程中,也經常遇到一些不良特殊地質,如岩溶及岩溶水、斷層破碎帶、膨脹土圍岩、鬆散地層、瓦斯等。

還有一些軌道處於市區繁華地段,地下管線錯綜複雜。這些複雜的周邊環境給軌道交通設計、施工帶來了較大難度與風險。

環保難

樓房距離施工現場僅6米

軌道施工現場距離居民樓可以有多近?

軌道18號線歇檯子站的回答是:6米。

該站施工地位於九龍坡區歇臺路金銀灣社區,四周全是居民住房。重慶日報記者看到,施工現場的邊上有一棟樓房,遠遠看去幾乎“貼著”現場圍欄,實際相隔距離僅有6米。

如此距離勢必帶來兩個影響:揚塵與譟音。

“為了儘量緩解施工譟音和揚塵對周邊居民造成的影響,我們做了很多工作。”施工方中鐵十五局集團土建一標項目部項目安全總監楊航介紹,他們最大的“武器”,就是投資了300多萬元修建的“防噪棚”。

重慶日報記者現場看到,施工現場有4個黑色的“立方體”,它們如同一個“殼”,將施工地的明挖段、砂石倉、風壓機罩起來,以確保施工譟音控制在60分貝以內。

此外,在項目部內,有大數據智能化監測平臺。每天的每個時段,包括譟音、揚塵等名額都會被監測。如果出現譟音波動明顯的情况,施工方就會對其進行控制。

對於施工中存在的揚塵,項目也採取了很多措施。

比如,施工方將現場的場地全部硬化,並確保排水通暢、平整結實,保持路面乾淨整潔;工地內乾燥易起塵的便道及場地,採用環保霧炮機及人工灑水維持表面濕潤,减少揚塵;砂石等易起塵物料採用專用倉庫全密閉存放,弃土集中堆放,並在48小時內完成清運。

市住房城鄉建委相關負責人說,因為重慶城市建設管道為組團式格局,建築密度大。所以,重慶軌道交通修建時,有很多線路的施工點,都必須在距離居民區很近的地方施工,有些甚至就挨著居民樓。

“得到居民的諒解固然重要,但最好的管道是主動作為採取積極有效的降噪措施。”該負責人說。

比如軌道6號線九曲河段,距離住宅太近,雜訊超標影響沿線居民休息。相關部門對該路段採取新增軌道隔音屏、捷運降速、軌道沿線種植高大喬木、沿線道路路面鋪設橡膠瀝青等降噪措施。

此外,在所有軌道工程施工時,也全部按“邊施工、邊修復”原則,比如對施工造成的裸土及時覆蓋砂石、種植速生草種,以减少土壤侵蝕;土場開挖過程中發現的電池、墨水匣、油漆等有毒有害廢棄物,統一回收後交由具備處理資質和能力的組織統一處理,避免對土壤和地下水等造成污染。

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