大断面衬砌 |
人民会堂站出入口施工 |
光面爆破 |
文·本报记者 滕继濮
一只肥硕的真鲷在水里漫无目的地游来游去,厚厚的亚克力玻璃,隔绝了青岛市水族馆的人声嘈杂。
天后宫内游客不多,16栋殿宇组成的院落内祥和静谧,“海神娘娘”的雕像安祥地望着黄海。
常来青岛出差的朱旭有时会住在火车站对面的快捷酒店,在二楼的客房掀开窗帘就可看见远近闻名的栈桥。
他们和青岛人一样都融入了这座城市的美丽与宁静,以至于过去的近四个年头里,都没注意到地下十几米深处,每天都有一场精心准备的“爆破”行动……
“坚硬”的城市
12月31日前,青岛火车站—人民会堂站区间的施工将全部完成。虽然名叫3号线,但开建时却是青岛乃至山东省的第一条地铁工程。
该线路一期工程起点为青岛火车站,终点为青岛铁路北站。投入运营后,这条25公里的线路将在青岛火车站及其周边商贸圈、前海历史风貌保护区,城市核心商务区、市区北部商务商贸区间搭起一座快速顺畅的“地下桥”。
青岛是著名旅游城市,建设者们深知,不光要保证安全与质量,环境保护也格外重要。来自中铁四局七公司的队伍也是这些建设者们中的一员,他们的任务是土建施工01标段。
2745米不算长,工程内容包括青岛火车站、青岛火车站—人民会堂站区间、人民会堂站、人民会堂站—汇泉广场站区间,共两个车站、两个区间。说得粗略些,就是要挖出一条两千多米长的隧道,建两个站台,但这却用了四年时间,难度可想而知。光是青岛火车站底下的六十多米,就用时将近两年。
难度从何而来?要从青岛的地质结构说起。
青岛是座“坚硬”的城市,濒临黄海,山海形胜,坐落于花岗岩地质之上。花岗岩素有“岩石之王”的美誉,几乎两倍于混凝土的硬度,使其除了用作建筑材料外,还成为露天雕刻的首选之材,人民英雄纪念碑的石头就来自青岛。“对于建筑,有这样的地基条件算作优异,可对于隧道施工就是考验了。”青岛市地铁一期工程(3号线)土建01标项目部总工隗志远说道。
盾构机用不了,铣挖机等大型设备又施展不开,因此无论是车站的深基坑开挖,还是区间隧道的暗挖,都必须采用“矿山法”——用炸药一米一米,甚至是半米半米地向前推进。真正的难题是,施工就在人脚下10米到18米处,怎样爆破才不会打破青岛的宁静?
金贵的建筑
安静,还远不够。
项目经理张光辉告诉记者,自青岛火车站东侧广场起,沿着广西路的走向,他们要穿越德国医药商店旧址、德国领事馆旧址等文保建筑,到达青岛人民会堂在此设地铁车站,再穿过阿里文、康有为等名人故居密布的小鱼山公园,到达汇泉广场。一路共有18处重点保护的文保建筑“悬在头顶”,其中国家级重点文物建筑有10处,省级重点文物建筑2处,市级重点6处。
另外,该区间还下穿、旁穿育才中学、文登路小学等学校,以及游客如织的青岛水族馆。有些老建筑已经矗立百年,何其金贵;而水族馆内,大多展览水箱是由有机玻璃建成的封闭空间,4000多吨的主水体里几百种海洋生物数量上万。
所以,严格控制爆破振动和地表沉降就成了施工中的头等大事。
“我们的原则就是短进尺、弱爆破、强支护、勤量测。”隗志远解释道。
施工技术的关键就是减小最大起爆药量,降低地震波强度,正常的炸药筒长一米左右,施工人员改成50公分,药量也是经过详细计算。另外,3号线的特点是断面(洞的截面)非常大,最大开挖宽度超过了17米,所以他们就采用微差分段的办法,将任务分割成小块。
每天早上七点左右,技术员和工人就来到地下开始钻炮眼,炮眼的多少与位置,都是技术人员提前设计好的,钻孔结束已经是四个小时过去。然后开始装药和连接线路,这又是一两个小时,最后,放炮。晚班人员负责将炸下来的石方运出城外。
项目工程部长舒辞将炮响的过程打了个比方,就像用勺子吃西瓜,用勺子先挖中间的,然后转着圈一点点吃到西瓜皮,爆破亦如是。“密集的炮眼,起爆是有先后顺序的,啪啪啪……就像放炮仗。整个过程一般持续3秒钟,也就是眨三下眼的工夫。”张光辉补充道,“炸完后,这些坚硬的花岗岩就全部下来了,而且是你想要方的就是方的,想要圆的就是圆的。”
技术人员还会根据地震波的物理特征,对不同段的地震波进行分离,采取利用相位差进行地震波相互叠加的方法实现干扰降震;总结该地域具体震动衰减规律,充分利用地形及结构特性进行减震。
那么地面上的人是什么感觉?
“就好像楼下有人用拖把敲了敲你家地板吧,声音也是可以听到的,但绝对不会吓着人。水杯子不会蹦起来,只会泛起波纹。”隗志远说道。
每次放炮前,他们都会在地面或者建筑物放置监测仪器,随时监控振速。刚开始,很多群众还好奇地围观,后来就见怪不怪了。当然,老建筑也要采取措施,技术人员通过建立爆破荷载作用下的加固前后模型建立和动力分析,确定了医药商店旧址采用外脚手架加固方案。最终,通过各种技术手段的运用,建设者们将爆破影响控制在最小程度,从而避免对文保建筑造成伤害。
不是爆破的爆破
火车站的施工一度难住了他们,最后解决问题的是一种不是爆破的爆破技术。
隗志远介绍,青岛火车站底下早年就修建好了一个地铁车站作为2号线车站,位于地下二层,与益群地下商城接在一起。
此次在车站地下西端所挖的是站前区间及换乘通道,正好从已建2号线车站及地下商场下穿过,而且新建隧道顶板距离其底板较近,部分紧贴2号线底板。“非常近,准确地说是零距离。”隗志远说。
试验后,他们发现爆破法产生的振动对既有构筑物的影响很大,“放个炮仗,监测到的振速都会超标。”然而机械手段又拿花岗岩没什么办法,一点点敲显然太浪费时间。
在青岛地铁公司的帮助下,他们找到了一种金属膨胀剂。
这种金属膨胀剂看起来像是爆破筒,但原理不同,50厘米长直径5厘米的筒子里,装着些镁铝等金属粉末,当然以其独特配方配制。筒子里有电极,通过电线连接至特殊起爆器,在电压提升至三万伏特以后,就将其中的粉末引燃,粉末在很小空间里燃烧,产生体积膨胀,然后将岩石劈裂。炸药爆破是一瞬间,而这种膨胀过程燃烧过程会慢半拍,凭直观感觉是分辨不出来。虽然能量没有炸药那么大,但把岩石挤下来是很从容。
“这种技术在国内外用的还比较少,一般适用于水下。在地铁施工中使用国内比较少见。”张光辉告诉记者,因为这种技术的使用成本很高,是普通炸药的近四十倍,所以在这个7米多高的断面推进过程中,他们只在上面3米的范围内使用了该技术,余下的用的还是普通炸药。
各种爆破方式的选择,手段的使用,体现的是建设者们的技术素养,更是以人为本的人文情怀。在这个标段里,使用到技术还有很多,在此就不一一介绍。青岛地铁各线建成后,将是“一环四线,三城三网,网间互联”的轨道交通综合线网。届时会有更多的人可以乘坐地铁去水族馆,去天后宫。