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        南京都市圈軌道交通工程施工工藝及管理作用

        2021-12-10 06:36:44陳明芳菅彤彤
        黑龍江科學(xué) 2021年22期
        關(guān)鍵詞:鋪軌都市南京

        胡 馨,沙 萱,陳明芳,菅彤彤

        (東南大學(xué)成賢學(xué)院,南京 210088)

        本文系東南大學(xué)成賢學(xué)院大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目“南京都市圈城際高速鐵路與城際軌道交通建設(shè)管理研究”(YCX2070)的階段成果之一

        通訊作者:沙 萱(1984-),女,碩士,講師。E-mail:x.sha@foxmail.com。

        南京都市圈已成為長三角地區(qū)重要的交通門戶樞紐。南京都市圈快速發(fā)展,除了面積增加,更依靠高水平的公共交通支撐。從城市軌道交通工程實際建設(shè)過程來看,施工技術(shù)及工程管理至關(guān)重要。地鐵軌道施工中,應(yīng)特別注意各管理環(huán)節(jié)的執(zhí)行有效度,完善施工質(zhì)量監(jiān)督管理,這是南京都市圈軌道交通建設(shè)順利進(jìn)行的必要條件。

        1 南京都市圈地質(zhì)特點

        南京都市圈地形復(fù)雜多變,市區(qū)面積約60%是丘陵,屬于長江流域的一部分,許多裸露的丘陵和殘山都是由一些滑坡、泥石流、塌陷等不良地質(zhì)作用形成。南京都市圈的地質(zhì)構(gòu)造比較松軟,大部分屬于飽和軟黏土地層。為有效保證地鐵安全和正常運行,施工前必須做好地質(zhì)檢查,只有整個地質(zhì)環(huán)境條件適宜才能開始施工,否則將有可能給整個地鐵正常運營造成危險和安全隱患。

        2 南京都市圈地鐵施工典型特點與難點

        針對地層中存在的古代河床、洪泛區(qū)、低丘等地質(zhì)復(fù)雜多變的區(qū)域性地層條件,綜合分析考慮其周邊環(huán)境特點和經(jīng)濟(jì)效益,南京城市軌道交通建設(shè)中適當(dāng)運用了多種隧道施工方法,以6號線、2號線和S 6號線中典型路段為例進(jìn)行介紹。

        2.1 隧道施工

        南京地鐵6號線明宮站,該站深達(dá)39.5 m,下穿有2號線明宮站,彼此最小垂直距離僅3.6 m(圖 1)。因地質(zhì)條件復(fù)雜多變,需要采用順作法、蓋挖逆作法及礦山法3類工法和20多小類工法,號稱此線“最難車站”。該站南北兩側(cè)基坑皆采用上兩層明挖順作,下三層蓋挖半順半逆法。其中,單洞雙柱三跨礦山法需分17步開挖,工序尤為復(fù)雜。工程難度大還源于這些工法工序之間的銜接轉(zhuǎn)換多。

        地鐵區(qū)間線之間一般需設(shè)置用于消防疏散的聯(lián)絡(luò)通道。2號線西延線螺塘街站至油坊橋站區(qū)間25.5 m長的聯(lián)絡(luò)通道施工中運用了頂管法,這是南京地鐵首次成功應(yīng)用該技術(shù)。該施工段地質(zhì)構(gòu)造以泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層和粉質(zhì)砂層為主,地下構(gòu)成復(fù)雜且地下水壓力高,施工難度較大。與傳統(tǒng)的以采礦法為輔的凍結(jié)法加固的修建方式相比,在該段采用機(jī)械化程度高的頂管法,能夠減少重復(fù)開挖,控制環(huán)境安全,降低施工風(fēng)險。這種獨立的非開挖技術(shù),解決了管道埋設(shè)施工對都市圈道路交通堵塞的難題。

        圖1 南京地鐵6號線明宮站地下結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Subsurface structure diagram of Ming Palace of Subway Line 6 in Nanjing

        S 6號線即寧句城際軌道,建設(shè)時存在物資運輸難度大、軌道出行區(qū)跨度大等諸多困難。為保證軌道建設(shè)有序推進(jìn),投入眾多設(shè)備設(shè)施,采用普通軌道床、橡膠阻尼墊軌道床和鋼彈簧浮板軌道床三種施工技術(shù),成功引進(jìn)了新型混凝土鋼筋水泥自動檢修補平工藝,這也是南京地鐵建設(shè)首次采用這項新技術(shù)。這種新型被動混凝土自主修復(fù)施工技術(shù)和其他一些同類傳統(tǒng)被動式自修復(fù)施工方法技術(shù)相比,可以自動實時感知構(gòu)件裂縫,及時檢測誘發(fā)構(gòu)件礦化后的裂縫,主動進(jìn)行修復(fù)礦化裂縫,使構(gòu)件開裂后整塊混凝土裂縫滲透率降低,混凝土結(jié)構(gòu)強度和使用耐久性得到提高,混凝土整體結(jié)構(gòu)使用壽命也因此得到延長。

        2.2 無軌化施工

        無軌化鋪軌是指采用輪胎式軌排車、輪胎式鋪軌機(jī)、自變形混凝土罐車,簡化工序,替換傳統(tǒng)軌道平板車、輪軌鋪軌機(jī)、混凝土材料斗等進(jìn)行鋪軌的傳統(tǒng)作業(yè)方式。與其他鋪軌方法相比,無軌化鋪軌施工組織更靈活,能夠節(jié)約人工、時間成本和周轉(zhuǎn)材料的使用,減輕各工序間互擾、避免設(shè)備掉軌等安全風(fēng)險,提高混凝土運輸效率和攪拌質(zhì)量,加快施工速度,工程質(zhì)量更有保證。

        南京地鐵7號線馬家園出入段線至仙新路車站左線盾構(gòu)區(qū)間,全工序無軌化鋪軌試驗已經(jīng)成功實現(xiàn),這是我國首次真正實現(xiàn)全流程無軌化。使用的輪胎鋪軌機(jī)不需要依靠軌道行走,直接在軌道上運輸軌道板、鋼筋等各類材料,不需要依賴道床進(jìn)行軌道排列,可自由變跨以適應(yīng)不同工況,避免對隧道結(jié)構(gòu)的損壞。所使用的輪胎式軌排車可不依托道床鋼軌,運送軌道板、扣配件、鋼筋及軌排,實現(xiàn)軌排正運-軌排倒鋪-混凝土倒筑的全工序一次性施工,有效解決無軌化運輸難點(圖2)。

        圖2 可變跨輪胎鋪軌機(jī)Fig.2 Variable straddle tire track laying machine

        2.3 鋼軌焊接

        南京都市圈是小半徑軌道彎曲最多的區(qū)域之一,列車運行時容易產(chǎn)生振動噪聲和磨損。為了提高車輛運行的安全性和穩(wěn)定性,都市圈采用了先進(jìn)的無縫鋼軌焊接技術(shù),主要運用移動式閃光焊,在焊接過程中將兩個軌道相互對接,軌頭端面向兩個軌道移入相互接觸,接通電源,利用一定的電流和空氣通過機(jī)柜產(chǎn)生一定的電阻熱,加熱了接觸點并使其產(chǎn)生飛邊,直到兩個軌道的端面完全融合,當(dāng)其達(dá)到預(yù)定溫度時,由軌道焊接機(jī)進(jìn)行焊接。這種先進(jìn)的無縫鋼軌焊接技術(shù)可以減少鐵路線的接頭,降低因車輛與鋼軌之間摩擦迸發(fā)出來的噪音,讓車輛行進(jìn)得更加平緩,使乘坐環(huán)境變得更加舒適,并能夠簡化建設(shè)過程,加快地鐵軌道建設(shè)。

        3 南京都市圈地鐵施工工程管理

        3.1 地鐵施工安全質(zhì)量管理

        工程建設(shè)質(zhì)量是關(guān)系都市圈項目后續(xù)安全使用的第一要素,高水平的建設(shè)質(zhì)量可為軌道交通后續(xù)運營奠定堅實基礎(chǔ),有利于提升都市圈的競爭力和影響力。南京都市圈地鐵交通項目已經(jīng)積累了一定的管理實踐經(jīng)驗,根據(jù)環(huán)境條件、工期要求、預(yù)期造價、對交通影響度、工藝特征和適用范圍等,選擇適合的施工方法,可提高施工效率,減少中間環(huán)節(jié),保障質(zhì)量安全。選擇新技術(shù)時,應(yīng)注重對新方法的驗證和試驗,確保施工可行性。

        軌道交通工程涉及隧洞、地下車站、地上結(jié)構(gòu)物等多類結(jié)構(gòu),及車輛、電力、自動控制等設(shè)備系統(tǒng),施工時會影響城市交通、周邊環(huán)境,是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。要以信息系統(tǒng)支撐軌道工程建設(shè)質(zhì)量安全管理工作,以系統(tǒng)工程的視角建立安全質(zhì)量管理體系(圖3)。

        圖3 軌道交通工程質(zhì)量安全管理信息系統(tǒng)Fig.3 Quality safety management information system of rail transit project

        3.2 地鐵施工造價管理

        地鐵工程由多個子項工程構(gòu)成,故其造價計價體系包括多個行業(yè)、不同工程類別,如軌道工程、土建工程、市政工程、安裝工程等。各類工程具有獨立性,需要執(zhí)行不同的造價編制辦法、不同的投融資模式、不同的建設(shè)管理模式,故而造價管理具有復(fù)雜性。軌道交通項目施工中不斷涌現(xiàn)新技術(shù)(如2號線西延線的頂管法),新型工法無積累數(shù)據(jù),無歷史統(tǒng)計資料,無法采用定額系數(shù)換算法,需要測定和編制相應(yīng)的補充定額。這就要求施工企業(yè)注重更新完善工程造價信息數(shù)據(jù)庫。

        地鐵工程需要巨額投資,其資金來源以財政資金為主,具有資金回收緩慢等特點。為了城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展,避免國家財政資金的浪費,應(yīng)對工程造價進(jìn)行控制,尤其需要對顯著影響總造價的費用進(jìn)行關(guān)鍵性的控制。

        4 結(jié)語

        通過對南京都市圈幾條地鐵線路的調(diào)研,明確了都市圈內(nèi)軌道交通建設(shè)規(guī)劃。軌道交通的建設(shè)發(fā)展對實現(xiàn)南京都市圈內(nèi)“一小時”通車起著至關(guān)重要的作用。南京都市圈地鐵軌道交通建設(shè)工程中,要對地區(qū)的地質(zhì)條件進(jìn)行仔細(xì)分析,選擇適合的施工技術(shù),創(chuàng)新施工技術(shù),注重工程管理,運用多層次的工程管理體系,對施工階段各項工作進(jìn)行全面管理,確保工程質(zhì)量達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

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