自3月中旬京沈客专望京隧道“共青团号”盾构机始发以来,“共青团号”每天以12米的速度向前掘进着,标志着京沈客专难度最大的标段全面进入施工阶段,也标志着这个推进“京津冀协同发展”及“振兴东北老工业基地”战略的重要项目正式进入攻坚阶段。铁道第三勘察设计院集团有限公司设计人员较好解决了我国目前最长城市高铁的设计难题,做好施工配合服务,努力将京沈客专打造成精品工程、安全工程。

不用降速的城市高铁隧道

望京隧道是我国首条双单线城市高铁隧道,位于北京市五环与六环之间,全长约8000米,其中盾构施工区间长达6940米。“这条长达8公里的隧道设有北京最深的基坑工程,沿线会穿越北小河、首都机场高速公路、机场快轨、地铁车站、众多居民区、湿地公园、人工湖、超深地源热泵群和高速公路高架桥等诸多重大风险控制点,这在其他城市高铁隧道中极为少见。”铁三院京沈客专北京段隧道专线兼项目副总体唐伟介绍。

“我国现在已经建成通车了数条城市高铁隧道,如北京地下直径线、天津地下直径线等,但是它们均有一个问题就是隧道内限速。而京沈客专从北京星火站始发后,仅500米后就会驶入望京隧道,进入隧道后将保持原有行进速度不降速,隧道可通过最高时速200公里的高铁列车,这是其他城市高铁隧道所不具备的,要做到这一点,就需要隧道设计人员跳出固有的设计理念,大胆创新。”唐伟骄傲地说。

堪称城市高铁地下博物馆

铁三院设计人员在线位选定方面,根据北京市整体发展规划,充分考虑沿线环境和城市规划,遵循“建设为运营服务”的理念,坚持“规划选线、地质选线、环保选线”的原则,在满足线路技术条件的情况下,尽量减少对城市市容的影响和破坏;在满足运营功能需要的情况下,尽量减少建设期间的安全风险和施工难度。他们还结合《京沈客专城市隧道综合修建技术研究》,制定了城市隧道选线原则。

“在我接手项目之前,望京隧道有多复杂我是想象不到的。隧道不仅线路长,而且途经区域沉降变化明显,差异沉降现象严重,容易对条带性建构筑物的结构安全造成破坏。在施工工法的选择上,也不能沿用传统思路,必须因地制宜,这些我们都做到了。”望京隧道专线王乐明有些激动地向笔者介绍。

针对隧道风险点极多等问题,铁三院设计人员本着安全、创新、质量、服务、高效的原则,针对不同路段风险点设计采用适合的施工工法,工法设计几乎涵盖了目前地下工程施工的全部施工技术,堪称城市高铁隧道博物馆;针对沿线区域沉降明显、差异沉降严重的问题,设计了“适当加大隧道内轮廓、加密引导变形缝设置、增强隧道纵向结构刚度”的方案,为后续类似不良地质情况提供借鉴。

大胆探索因地制宜做设计

唐伟提到:“望京隧道的2号竖井基坑深达42米,为北京最深的大型基坑,围护结构地下连续墙深达68米,为北京最深的地下连续墙。许多数值不仅创造了北京城市高铁隧道之最,而且创造了全国高铁隧道之最。”针对这一建设难题,铁三院开创性地采用格构式型钢接头,在地下水的处理上,大胆采用“坑内降水、坑外减压”的理念,该竖井建造技术目前正在准备申报专利,为后续北京市深大基坑地下水的处理提供良好借鉴。

“唐总,这隧道盾构长度太长了,盾构机刀盘刀具的磨损那么大,掘进中肯定要检修刀盘、更换刀具,在盾构换刀配套地层我们要怎么设计才能保证施工安全?”一个经验尚浅的隧道专业设计人员一脸苦恼地望着唐伟。针对这一难题,铁三院设计团队细致研究更换刀具区域的地质情况,将盾构换刀配套地层的辅助加固措施同联络通道地层加固措施统筹考虑,在铁路工程设计中首次采用大桩径超高压旋喷注浆加固地层,既确保了施工安全,又做到了经济合理,为后续类似工程建造提供了设计思路。

望京隧道的设计,解决了我国在大直径盾构并行隧道施工方面的关键问题,成为铁三院继北京和天津地下直径线、解放路隧道、天津机场线工程等项目之后在铁路城市隧道领域的又一大创新性设计,保持了铁三院在城市大直径盾构隧道领域的优势。