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重力污水管施工记:用严谨化解风险

来源:深圳地铁9号线项目   作者:王韦程   摄影作者:王韦程   编辑:八局铁路   阅读:120   更新:2019年06月04日  

       5月27日,施工现场传来捷报,深圳地铁9号线9130-2工区项目部四海站中部17~18轴底板浇筑完成。一条直径达2米的DN2000重力式污水截排管(下文简称“污水管”)距离该处底板仅0.5米。在施工全过程监控下,并对施工前后数据记录比对后,未发现该污水管发生变形或上浮,标志着项目部化解了该污水管的重大风险,确保了工程进度安全稳步推进。
       6月2日,经过5天持续120小时的密切监测,该污水管的各项数据一切正常:管道沿线未发生渗漏,形变控制在4.5毫米以内,低于专家组提出的10毫米控制标准。
       管线作为施工作业中的“拦路虎”,实际上团队早就与之“屡次交锋”。得益于数十次交通疏解与管线改迁的磨练,污水管的风险被成功化解,成为项目部完成的管线作业任务中浓墨重彩的一笔。
       抽丝剥茧,小心翼翼克服各类管线难题
       众所周知,越早规划建设的城市区域,地下管线也埋藏得越久,受周边城市建设的影响就越多,当初的竣工信息是否完全符合当下实际,查证起来难度颇高。地铁是城市公共交通的重要组成部分,安全成为千百双眼睛关注的重点,其建设期的风险管理自然就成为重中之重。
       深圳地铁9号线9130-2工区项目部自进场开始,就在与管线改迁打交道。规划的四海站坐落于深圳市南山区南海大道与工业八路交汇处,且毗邻花园城商业中心,交通区位极其重要,为此,该车站决定采用盖挖逆作法施工,尽可能占用小的场地,但交通疏解步序也因此增加到了6期,而地下纵横交错的管线也因交通疏解次数增加而增加了改迁难度,成为了施工过程中的一个个“大BOSS”。据数据统计,到目前为止仅四海站已完成改迁的管线有:雨水管3根、给水管6根、污水管2根、燃气管线1根、电力管线1处共13根、通信管线7处供23根……特别是在2018年深圳市政府下发了关于管线保护“7个100%”的高压态势下,更是让每一位“地铁人”殚精竭虑、如履薄冰。
       “宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来”,两年多时间里,经历过如此多的管线改迁作业,项目部与数十家权属单位也形成了良好默契。内部管理人员也因为不断的“升级打怪”,逐步总结形成了一些管理经验:及时协调场地,反复论证方案,加强现场管理等,看似常规的这些操作,却是让项目部避免陷入牵一发而动全身被动局面的不二法宝。
        寻根朔源,查清污水管的来头
       早在2016年项目部进场的时候,整个团队对车站就进行过详细调查,除了埋深较浅的给排水、燃气、通信等各类管线外,还有一根管线是处于20余米的地下深处,它即这次施工中遭遇的主角:DN2000重力式污水截排管,且该管才初步投入运营。此外还有一个重要讯息:经过项目部对这根污水管的建设单位、权属单位、建造过程等方面情况进行查证之后才得知,该管线自2009年初开始建设,是深圳市水务局为了保证蛇口片区的污水排放处理而建设的管内直径达2米的排污干管,其强大的引流能力可以将整个后海片区的污水集中疏导至污水处理厂。项目部总工程师告诉笔者,该管线在整个蛇口地区也只有2条,整个后海片区仅此一条,日均排水量达18万立方米,其重要性不言而喻,而眼下这一条正不偏不倚地“躺”在四海站的底板下方。不过幸运的是,水务集团经过近3年的时间已完全梳理完成该管沿线的其他事宜,接手了该管线的全部管理权益,为项目部后续确定施工方案减少了许多不必要的麻烦。
       全盘谋划,及时修改施工蓝图
       虽然这根污水管的来头摸清了,可是又有一个难题摆在这项目部团队面前:这污水管的埋深仅22.7米,而四海站作为深圳地铁15号线的换乘站,最初设计方提供的方案为地下三层结构,但这样的话车站的深度将远远超过污水管所在的深度,那么耗时七年才完成的污水管就与车站形成了“十字交叉”,这一“打架”,谁来让路呢?本来就才投入使用的污水截排管,正在服务着整个后海片区,这么重要的管线如若改迁,难度与风险交织,而且这不单单会影响千家万户的污水排放,还会影响雨季汛期等季节城市内部排水系统的排涝能力,更严峻的是会严重影响四海站的正常开工建设。如此一来,摆在项目部团队面前唯一的选择就是修改四海站的设计方案,将其底板上抬至污水管的上方,这样车站深度只够容纳地下两层。项目部团队经过与业主、监理、设计院等各单位进行沟通,多次召开专题会,最终作出决定,修改原来的设计蓝图,以符合现在所面临的特殊状况。很快,一套新的四海站设计方案出炉:采用双柱三跨结构,底板埋深提高至约18.8米,顶板覆土约3.5米,采用盖挖逆作法施工。这样一来,车站主体结构完美地避开了与污水管的交叉,四海站的建设也能如期开工,污水管的正常运作也丝毫不受影响。
       在修改车站设计方案之后,事件进展已然“万事俱备,只欠开工”,但修改后的方案依然存在极大施工难度。据项目部团队对方案进行模拟推演之后发现,车站底板的最深处距离污水管仅0.7米,这是一个极其危险的距离,要知道,在盖挖逆作法的施工过程中,前期打下的地连墙需要比底板更深,这样才能对地下的施工环境进行隔离,保护车站主体结构施工过程中不出现涌水涌沙等险情。这0.7米的距离,似乎成了项目部团队无法跨越的一个鸿沟,怎样进行地连墙施工才能不危及污水管呢?
       没有办法就创造办法,一定要在保护污水管的前提下进行施工。时任项目部总工程师张红伟邀请当地技术最先进的勘察单位进行合作,共同对地质进行了CT扫描、地质钻孔触探,测算出污水管所在区域地连墙施工的极限深度需要比正常深度浅2米,长度为6米,而其他区域则将地连墙按正常深度施工,这样,污水管上方便形成了一个“门”字形“窗口”。方案虽不复杂,但风险却高得多,地下水与泥沙在地下这种高压区域,一旦向打开的窗口涌进来,后果将非常严重。但比起损坏污水管,这点风险是值得去冒的,毕竟事在人为,只要及时封闭该区域,一切按部就班,风险自然能被化解。
       磨剑三年,只为快刀斩乱麻
       从2016年7月入场,项目部团队经历了艰难的征地拆迁, 2019年3月四海站主体结构施工终于接近了原定方案的目标深度。
       越接近目标,越需要警惕。为明确本次施工方案,项目部提前60天开始拟订施工方案。4月初,项目经理马焱鑫统筹作出安排:项目总工程师朱杰牵头与外部专家联系,对施工方案进行探讨;工程部牵头准备全过程桌面演练;协调部对接管线权属单位,尽快取得许可协议;工程一队清理现场提供施工作业面等。
4月12日第一次专家会召开,接下来的18天时间里,项目部与产权单位进行了5次协调对接,组织召开了3次专家会。《四海站重力污水管位置施工方案》终于出炉,经过反复论证的施工方案得到了水务集团与地铁集团的认可。该方案共明确了七个大步骤:污水管北侧基底开挖及封闭→混凝土支撑施工→第一层土方开挖→人工探挖与监测布点→地连墙逆作→第二层土方开挖→底板施工。
       即便方案已制定得如此缜密,但项目部仍面临巨大困难。专家明确告知团队,除了未封闭地区潜在的涌水涌沙风险,还有4个风险需要项目部团队加以预防:一是该区域的砾质粘性土层具有透水性差、含水性高的特征,基坑将难免有水侵入。二是因深圳市的季节性特征,4至5月为汛期,多极端性降水天气,这样的情况将导致水管水压增大,水头高度可达十米。同时,据设计资料显示,污水管为圆形钢筋混凝土结构,内径2米,采用顶管法施工,横穿车站位置宽度达30.4米,相当于车站内有近15个长达2米的水管,也就是有14处接头,每一个接头处都似一个“炸弹”,谁也不知道他们是否会“变形、脱节”,一旦发生这样的情况,在建的基坑将被淹没。三是污水管上方的土体开挖后,缺失了土压导致水管上浮。四是水管可能侵入车站主体,导致施工停滞。
        风险有多大,希望就有多大,整个团队抱着不向困难低头的决心,以严谨的态度来对待这个方案。首先是对水管进行长达30天的水量、水压监测,测算出的数据表明:晚上的用水高峰期间,管内水深约0.5米,未满管不带压,水面距离基底约2.28米。其次,当前深圳市对管线保护形势非常严峻,项目部团队在收集第一手资料的同时,还对落实深圳地铁集团建设总部落实管线保护“7个100%”工作做好了充分准备。此外,工程部还在车站四周增设了4个降水井,用来降低地下水,以防地下水侵入。团队还联合各单位一同召开应急预案交底会和土体漏水应急演练,建立了应急抢险渠道,并将应急物资调拨至四海站顶板和污水管施工区域旁边,实现抢险物资“零距离”的快速反应机制。
        项目部准备工作一切就绪,摩厉以须。
       全力以赴,终与这只“拦路虎”和谐相处
       对4月的深圳来说,每天的天气“翻脸”比翻书还快,一旦遇到大雨或暴雨天气,施工任务就得暂停,因为“污水管”作为排水系统的一环,在强降水的时候管内压强增大时风险也随之增大。为此,项目部密切关注着天气变化,最终选定在晴朗的天气中动工了。
       在施工前奏曲里,项目部编制了详细的资源配置清单,在劳动力资源配置方面安排了16个工种共计145人,投入各类机械设备15类共计56组。细化的每一项数据,都是为了确保施工安全,毕竟“开弓没有回头箭”。
       在施工进行曲中,工程部抽调出2名技术人员专人盯控该区域的施工作业情况,初步实现第一层区域机械开挖完成目标后,便采用探坑平面尺寸为1平方米的人工探挖模式,一边加固探坑四周,一边进行数据分析,更新图纸上的实况记录,最终下穿基坑污水管的位置和标高在图纸上一目了然。在开挖到离管线还有4米时做具体探测,并联系设计院提前做好了管线侵入车站的设计调整方案。到了这一步,整个团队仍没有掉以轻心,为确保万无一失,作业小组还按3米一个的间距沿污水管通长布置了沉降监测点,及时收取污水管初始标高数据,密切监测污水管沉降情况。最终,在混凝土支撑施工与地连墙逆作完成后,第二层土方开挖也如期进行,污水管位置基底垫层封闭得以实现,让人虚惊一场的消息是,经过再次探测,发现污水管离底板垫层仅20公分。项目部当机立断,立即集中力量以最优先级目标将本段底板施工完毕。庆幸的是,在开挖期间,天公作美,天气始终处于晴朗状态,为施工带来了极大便利。
       阳光明媚的春的终调。深圳的春天,似乎遭遇了4月无休止的暴雨洗礼,终于伴随着温软和煦的风,在5月盛开。整个污水管上方施工作业从初期论证到施工完毕,在保障施工安全及四海站其他区域工期进度的同时,完成了本次任务,共耗时46天。
       如今,该重力污水管处于底板0.5米以下的位置静静的陪伴着四海站的后期建设,相信在不久的将来,四海站会以另外一个崭新的面貌坐落在南山区的一隅,迎接着来自四海八方的乘客。

 

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