2025年2月7日至14日,第九届亚冬会在哈尔滨成功举行,来自34个国家的1270多名运动员齐聚“冰城”,在这个充满冰雪魅力的城市展开了精彩角逐。活动期间,哈尔滨地铁1、2、3号线为亚奥理事会大家庭成员、运动员、随队官员、技术官员、注册媒体、工作人员及志愿者等提供免费乘坐服务,约14.6万余人次享受了高效快速的地铁出行。“哈尔滨承办过两届亚冬会。我们建设的地铁3号线于去年11月实现闭环运营,成为亚冬会的有力交通保障,运动员和游客乘坐地铁就可以抵达竞赛场馆和主要景区,我非常自豪。”中国交建轨道交通分公司哈尔滨项目总工程师刘宝许说。
2024年11月26日,中国交建承建的哈尔滨地铁3号线二期西北环道里段8站9区间开通运营,标志着地铁3号线实现闭环,哈尔滨轨道交通“十字+环线”格局形成,开启了网络化运营新篇章。
全长32.18公里的哈尔滨地铁3号线二期工程,设31座车站32个区间,1个车辆基地,通车运营后,哈尔滨地铁网络实现了连接城市中心城区100多个小区、170条公交几铁路等线路,惠及哈尔滨近百万市民。
这是我国首条高纬度严寒环线地铁。从地铁开始建设至全线贯通,中交建设者历时8年,克服了冬季漫长、地下水位线高、部分施工场地狭窄等困难,成功解决富水砂层超小净距叠落隧道施工的国际性难题,为哈尔滨这座国际化的魅力城市注入了新的发展活力。
穿越富水砂层“嫩豆腐”中修地铁
哈尔滨地铁3号线是黑龙江省规模最大、难度最高的地铁项目,串联道里、道外、南岗、香坊4个中心城区,城区地下复杂的地质条件是摆在项目团队面前的第一道难关。地铁3号线西北环地质属于富水砂层,地下水位线高,部分点位向下挖1米多,便能见到与松花江干流相连的地下水。这样的条件给盾构施工和车站施工带来了极大挑战。
“盾构施工好比在嫩豆腐中修地铁,稍有不慎涌水就会威胁到施工安全。”丁香公园站至河山街站区间紧邻松花江,均为富水砂层,回忆起此段盾构,刘宝许心有余悸。经多轮比选,负责盾构施工的一航局项目团队决定采用气垫式“泥水平衡盾构机”。与传统的土压平衡盾构机相比,泥水盾构机施工时会在开挖面上形成不透水泥膜,能够有效抵御开挖面水压力,确保盾构施工稳步推进。经过连续219天耐心细致地操作,盾构机有惊无险地穿越了这片“水幕”。
“人民广场站至上海街站区间的盾构施工也很艰难,这一段距离松花江仅150米,含水量大、透水性强。”一航局哈尔滨地铁项目经理石立民介绍,在与专家反复研讨后,团队最终选用了土压平衡盾构机施工。通过注入高浓度膨润土浆液,在土压盾构机前方土体内形成均匀的泥膜层,作为隧道壁面的支撑结构,消除螺旋机喷涌的施工风险,确保了土压盾构机在沿江段富水砂层中的施工安全。
然而,富水砂层不仅给盾构施工带来挑战,也陡增了车站的建设难度。“在这样地层中建车站,好比嫩豆腐中立筷子。”刘宝许感慨地说。要在嫩豆腐似的地层中建车站,首先要做的是在地层中通过地连墙构筑一个封闭环形结构,以抵抗外侧土体压力和地下水的冲击。地连墙的防渗难题不解决,基坑开挖等后续施工将无从谈起。
为了建设稳固的地连墙,技术团队大胆引入了电子回旋共振检测技术,通过多传感器高精度量测系统,实时监测基坑开挖前的地连墙渗漏情况。“就像给地连墙拍CT,只要有渗漏,即使是微弱的地下水流动,也能显示出来。”中国交建哈尔滨地铁3号线总经理部技术员闫贡领说。在找到渗漏点后,项目团队采用后退式注浆方式对相应渗漏处进行“靶向治疗”,成功解决了富水砂层基坑涌水涌砂重大隐患。
贯通叠落区间 上演地下穿花
穿城而过的地铁,往往是两条隧道对向运行。但是在哈尔滨地铁3号线,一种叠落式隧道打破了这种刻板印象。
“穿越河松街站的隧道与常见的不同,一般车站两条隧道平行设置,乘客如从左侧列车走出,向右走即可乘坐反向列车。而河松街站的两条隧道区间像‘叠罗汉’一样上下排列,乘客需要通过上下转换通道实现换乘。”时任中交哈尔滨项目总经理部安全环保部部长马晓良解释道。原来,河松街站地处每天车流量达数万辆的前进路高架桥区域,周围多栋高层建筑耸立。由于盾构受前进路高架桥桥桩、高层桩基础干扰,车站区间无法平行设置。
既不能影响地上交通与建筑,又要按期建成便民地铁,项目团队从地下“动脑筋”。经过多次比选,项目团队将常规水平平行的区间隧道调整为平行段、斜交段及完全叠落段的“叠落式区间隧道”。叠落区间在国内罕见,特别是受环境限制,仅河松街站到河山街站总长824米的线路,其中叠落区间长约600米,两条隧道最小间距仅为2.1米,不足一层楼高,给掘进施工带来很大挑战。
修建叠落隧道时,盾构机需先掘进下方区间,后掘进上方区间。“但由于上下区间间距过小,怎样减少对已成形下方区间的影响,极为关键。”马晓良道出关键。经过充分调研和多方论证,项目团队决定采取“三管齐下”的方法,首先在掘进下方区间时,在上下区间间距小于3米处,选用比常规混凝土管片具有更强力学、抗冲击、抗疲劳性能的钢纤维多孔注浆管片;其次,用深孔注浆工艺对叠落部位区间隧道夹层土体进行加固、稳定地层。当上区间掘进施工时,在下区间内采用移动支撑台车进行支撑,最大限度地保证叠落区间安全顺利建成。
通过“小心翼翼”地施工,项目团队几近完美地完成了叠落区间施工,得到了业主的高度肯定。
“除了隧道区间,区间之间的联络通道有时也要‘叠罗汉’。”马晓良介绍,河山街站至河松街站区间的联络通道受空间限制不得不采用上下叠落设计,更具挑战的是,这一段联络通道就位于松花江畔,土壤含水量高、稳定性差,进行异型结构暗挖施工,很容易出现坍塌。
负责此段施工的一航局团队采用了国内首创的分区分期全冷冻暗挖施工,将零下28摄氏度的盐水通过冻结管打入地层,把周边松软的土体冻成冰棍,形成了隔绝地下水的保护壳,再进行开挖作业,圆满解决了施工难题。联络通道的成功完成,不仅加快了3号线项目建设进度,更创造了国内首个富水砂层叠落区间、国内首创“C”字型联络通道全冷冻法施工等纪录。
保护地面建筑 刷新微沉降纪录
老道外,是哈尔滨民族工商业发祥和成长之地,中西合璧的建筑闻名遐迩,具有百年丰厚的历史积淀。地铁3号线北马路站、中华巴洛克街区站、清真寺站、靖宇公园站串联老道外区域,是畅游多个网红打卡点的必乘线路。
建设伊始,项目团队便关注到,这些百年建筑群结构形式差、基础埋深浅,龟裂墙壁、水泥剥落、砖石尽现。“盾构要从这么大面积的建筑群正下方通过,这在国内还是首次,挑战挺大的。”刘宝许说。
充分调研才能作出科学决策。建设团队立即组织专业力量对建筑群结构等进行全面“体检”,结果显示,仅中华巴洛克街区,一、二级风险建筑多达102处。
既要保护老旧古建筑,又要高效完成施工任务,项目团队决心先给老旧建筑穿上“金钟罩”,通过采用型钢加固危房、隔离桩稳定危房基础等措施,增强老旧建筑的自身稳定性和抗震能力。同时,项目团队用泥水盾构机代替土压平衡盾构机,以减少盾构施工地面建筑的影响。“泥水盾构动静小但造价高,为了保护建筑,值!”刘宝许说。
为保证盾构的平稳下穿,建设团队在试掘进基础上,综合自动化监测实时反馈系统数据和既有经验,在正式施工中不断调整盾构姿态,最大限度降低对地面的扰动风险。同时,将6孔注浆管片升级为16孔注浆管片,使管道和土体之间缝隙更加小。最终,盾构机实现了不停机一次性穿越,周边百年老建筑沉降控制在5毫米内。
地面“风平浪静”,地下却“波谲云诡”。当盾构机在靖宇五道街站—北马路站段掘进时,突然遇到了一片地下锚索。这是当初地上高层建筑施工时遗留的,如果不切断清除,卷到盾构机里后果不堪设想。施工中,作业人员先借助高压旋喷桩对锚索进行固结,后使用旋挖钻将锚索破断取出,同步对旋挖钻孔回填砂浆、地层静压注浆来稳固地层,避免了塌孔、地面沉降等问题。在建设团队的精心组织下,盾构机最终平稳穿越锚索区域,刷新了盾构机成功穿越国内保护建筑群新纪录。(中国交建)