注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

路人@行者

一个散漫的路人,欣赏一路的风景; 一个匆匆的行者,收罗行走的乐趣......

 
 
 

日志

 
 

[组图] 从广州地铁五号线看地质勘察局限性(7P)  

2009-09-28 23:48:36|  分类: 18铁路与轨道 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

当地铁建设的热潮席卷中国大城市时,人们发现城市的地下千差万别,有的地层修建地铁相对容易,有的却很难。广州地铁5 号线即将于2009年12月全线开通,回首建设历程,惊叹其穿越的极端复杂的地层,但是为了解决不堪重负的城市交通,地铁建设必须克服无法避免的艰险。
[组图] 从广州地铁五号线看地质勘察局限性(7P) - 路人@行者 - 路人@行者
图:盾构机挖掘出来的隧道需要由管片支撑。用混凝土制成的管片每6 片拼接成一环,一环向前走1.5 米,抗压强度50 兆帕。图为记者与黄钟晖正在刚贯通的隧道中。

如果你习惯了北京、西安那样严整的城市街道,遇到了广州不规则的交叉路口,很可能会摸不着头绪。但是少有人知道的是,埋在广州城之下的地层,是一片更险峻的峰林迷宫。广州刚刚贯通的地铁5 号线隧道,就在这片看不见的地层丛林中穿行,它的修建难度远大于其它城市的地铁。
[收藏] 勘测不是万能的 广州地铁建设之艰险 - 路人@行者 - 路人@行者
图:广州5 号线地铁,西村至火车站标段的工地,正在为地铁的开通继续施工。

灾害有时无法避免

“隧道内涌出高压地下水, 盾构机尾部击穿!”2007 年10 月一天深夜,地铁建设总部5 号线土建工程负责人黄钟晖刚刚入睡,忽然接到了施工现场的电话。这是非常严重的险情,碗口粗的地下水正在涌入,盾构机和里面的工人都可能被淹没。5 号线的修建过程一直伴随着各种困难,但这一次完全出乎黄钟晖的预料。

这里本不该出现地下水。这段隧道属于火车站至西村站区间,早在施工之前就已经打了间隔25~30 米的地质钻孔,探明了这里的地下是“红层”。红层是一种广泛分布于中国南方的岩层,形成于侏罗纪到白垩纪之间,而广州这一片红层属于白垩纪,那个年代的气候炎热干燥,使得沉积的岩层呈现氧化铁的褐红色,因此被称为红层。这种岩石经过风化后没有发达的裂隙,很难储存地下水。但是这一段隧道却遇到了富含水的空洞,这种情况非常罕见。

“大自然的力量是很强的。有时候其实灾害不可避免。”黄钟晖回忆时这样说道。密封盾构机的机尾刹最多能承受3.5 巴(bar)的压力,相当于35 米的水深。但是事发处是在深达39 米的隧道,机尾无法承受压力而被击穿。涌水量很快达到了每小时200 立方米,盾构机内1/3 已经被淹没。除了人员和机器受到威胁,地下水大量涌出还会造成地面沉降,上面的房屋桥梁也会跟着沉。遇到这样的紧急意外,只能依靠经验当机立断。由于水势过大,涌水点早已被淹没。黄钟晖安排人员一方面快速抽水,一方面用快凝水泥将其他被击穿的位置一一堵住,唯独留下涌水点,通过一个带阀的导管导水,让压力得到释放,以防止机器再次被击穿。盾构机内的水渐渐少了。

可是盾构机外土层中的水怎么办?唯一的方法是在地面钻孔,向土层中注入水泥浆取代水的位置,把水排挤到盾构机掘进范围之外。可是盾构机还在土层中,如果直接注浆,势必把盾构机卡死在土层中。紧急关头,黄钟晖想到了聚氨酯,这是一种经常用来作填充的泡沫材料,质地比较松软。在注入泥浆之前,先用聚氨酯给盾构机“穿一件衣服”,于是既保护了盾构机,又充填了水道。经过事后的勘测,认为这次涌水的原因是地下的一个次生断裂。断裂附近破碎的岩层中填充着灰岩块,在其中形成了溶洞。所幸这个断裂在数万年间都没有继续活动的迹象,对地铁隧道设计应该不会造成影响。
[收藏] 勘测不是万能的 广州地铁建设之艰险 - 路人@行者 - 路人@行者
图:地铁火车站站的站台,它是用矿山法挖掘的。这种挖掘方法就是通过竖井直接挖下去,适用于车站等不规则断面。盾构机也是从这里放下去的。

每个城市的地下都不一样

给5 号线地铁修建带来巨大困难的,主要是广州复杂的地下状况。中国大城市都在竞相投入地铁建设,但是建地铁的难易程度各不相同,因为它们的地下是不同的世界。上海的地层最简单,这个城市建立在长三角冲积平原之上,地下基本上是淤泥和沙层,打到80 米都见不到岩石,对地铁的盾构机掘进来说是最容易的,只需要控制好沉降,其他都不用担心。北京和西安的地下情况也类似,地下文物保护的问题也并不严重,因为人类生活在第四系的浅表地层,而地铁隧道的挖掘是在几十米深处,已经远超出了人类活动层。山城重庆的地貌看起来非常复杂,但是大多是单一的岩石,而且重庆大量使用了高架轻轨,问题也不难解决。地层最复杂的还是要数广州。

大约6000 年前,广州市所在的地方还处于海岸附近。那时全新世的冰期已经过去,冰川消融,海水上涨淹没了曾经的河谷,形成一个宽阔的海湾,地质上称为溺谷湾,今天在七星岗还能见到当年海浪冲刷的海蚀遗迹。而珠江水深河宽,约有4 千米宽。到了秦汉之际,泥沙逐渐淤积,珠江两岸才逐渐收窄。泥沙沉积慢慢掩埋了岩石,但是还有一些山丘耸立在泥沙之上,既有沉积岩形成的丘陵,也有火成岩形成的孤峰。而今天的广州地铁就要穿越这些迷宫一样的岩层和泥沙。

红层、花岗岩地层、灰岩地层、混合岩地层、淤泥砂层、溶洞、断裂带。广州的地质层不仅复杂多样,被称为“地质博物馆”,而且变化很大,有时候相隔两米,岩石的起伏方向就不一样。地铁技术人员对于单独某一种地层的性质,例如压力、抗压强度等都比较清楚,但是有时需要临时应变。

正在施工的地铁3 号线北延段,遇到的困难是地下密集的孤石。它们的学名是花岗岩球状风化。花岗岩在风化成泥土的过程中,就像洋葱一样层层剥落,只剩下坚硬的岩芯成为了孤石,有的七八米高,有些两三米。这些孤石成了盾构机的噩梦,就像按不住的螺母,盾构机无法发力,刀盘一直转,就是掘进不了。而且由于孤石群位于南方医院住院部大楼旁,不能采取冲孔或者爆破这样震动较大的方法,只能通过地面挖孔,再切割爆破,有时也能通过盾构机开仓处理。这些孤石在确定地铁线路时并未发现,当时进行的初步勘测并没有发现孤石,直到2007 年底在施工前的详细勘测,才发现这一带地下遍布的孤石群。
[收藏] 勘测不是万能的 广州地铁建设之艰险 - 路人@行者 - 路人@行者
图:勘测可以了解地下大致情况,但对地层更详细的细节,它是无能为力。

勘测不是万能的

为什么地质灾害无法在施工之前就勘测出来?地下施工屡屡遇到意外,有人认为是广东地质调查的不足,导致如广州地铁、新白云机场等大型项目开工前根本无地质数据可依,结果往往选在地质灾害区,开工后麻烦不断。但是黄钟晖认为,勘探只能以点盖面,总是会遇到意外的,例如前文所述的红层涌水事件就是如此。

按照地铁施工规定,施工前必须进行每25~30米1 孔的地质钻孔勘测,每往下打1 米需要花费300 元。在勘测中没有发现含水层,但是要想高密度地打孔摸清楚地下情况,又是不现实的。一个隧道的直径是6 米,影响的范围可达18 米,而广州地铁五号线全长32 千米,如果每隔1 米钻1 个勘测孔,要耗费60 多亿元巨资。而且很多地面条件不允许打孔,比如居民区、道路、管线、桥梁。虽然广州在2006 年就启动了针对全市的地质调查工作,并且将于2009 年底制作成广州地下三维图,但那也只能是对地层的普遍特性、分布、形成年代、成因等作一个大致描述,而对一些断裂,尤其是比较细小的次生断裂,还无法作出细致入微的调查。只有在将来地质钻孔越来越密的时候,它才能接近真实的变化中的地质状况。

地质勘测详尽与否,更大程度上取决于工程师主观的经验判断,如果事先感觉到地层复杂,就会有意地加密勘测。5 号线经过草暖公园时,在预先的勘探中知道了那一片是石灰岩地层,有十几米高的溶洞,于是黄钟晖带领施工人员针对性地增加了勘测钻孔,做到每1.5 米一个孔,并且就像医院的CT 扫描那样,用反射波探测溶洞的分布情况。虽然这是国内地铁首次遇到大规模溶洞群,盾构机还是顺利地通过了。

地质勘探并不是万能的,地铁建设正是在这个前提下为城市交通承担风险。地铁线路是规划局在详细勘探工作之前就定下来的,除非会遇到重大地质灾害,例如穿越活动断层,地层错动可能让建好的隧道遭受毁坏,否则线路不会更改。而地铁工程属于市政项目,社会效益是其主要目标。广州地铁5 号线大部分是穿越广州老城区,能缓解老城区地面交通负担,在每千米约5 亿元的造价下,盈利的可能性不大。“一切为规划服务,再难我们也得上。”黄钟晖这样描述他们的工作。(本文来源:新知客 作者:赵妍)[收藏] 看广州地铁五号线 叹勘测不是万能的 - 路人@行者 - 路人@行者

引文来源  广州地铁建设遭遇奇难地层_网易新闻中心


  经过房屋千栋 6次下穿铁路
  与数百高架桥桥墩擦肩而过

  据介绍,地铁五号线全线隧道穿越的房屋超过1000栋,而且以老房子居多,部分甚至是上世纪60年代的砖木结构房屋,任何轻微的沉降均可导致房屋沉降开裂,严重的甚至可能危及房屋及居民安全;地铁车站的深基坑与地面房屋距离最近的仅有1.5米;在环市路下,有超过5公里的线路与内环路并行,涉及数百个内环路桥墩,高架桥上车辆川流不息,任何突遇的地质灾害,如控制不当,极易造成桥墩下沉桥体开裂,危及行车安全;盾构机6次下穿繁忙的广茂铁路大动脉,地下在挖地铁隧道,地面每天有100多趟火车飞驰而过,沉降要求极高,必须控制在4毫米以内,如掘进控制不当而造成路基坍塌,将可能导致列车脱轨、翻车的灾难性事故。
  记者了解到,地铁五号线还是拆迁最为艰难的一条线路:2003年下半年启动拆迁工作,最早动工的点珠江新城站2004年5月开始施工,拆迁最难的一个点杨箕站2008年10月才进场施工,比原动工时间整整晚了5年。[收藏] 看广州地铁五号线 叹勘测不是万能的 - 路人@行者 - 路人@行者

  为广州地铁史上最难建线路

  创造多个全国第一
  第一个盾构机成功穿越溶洞的线路;
  第一次用盾构机挖出最小曲线半径只有206米的隧道;
  第一次采用先隧道后车站的创新工法施工,施工点五羊邨站;
  第一次在珠江新城站至猎德站地下富水砂层进行暗挖施工;
  第一次采用矿山法洞内桩基托换;
  第一次采用网络监测系统进行信息化施工。

  创造多个广州之最
  地质最复杂:7次穿断裂带,2次穿珠江,还首次碰到巨大溶洞群;
  风险最大:6次穿广茂铁路,与200多根高架桥桥墩“擦肩而过”;
  需保护的建筑物最多: 穿越上千栋房屋,以老房子居多;
  采用盾构法施工最多的线路:长达22.2公里,占全线的69%;
  暗挖车站最多:暗挖车站的施工难度非常大,多达7个;
  跨度最大的车站:区庄站,长达24米;
  地铁线路中隧道最高:动物园站,隧道高达21米,是一般隧道高度的2倍。

  行全线如逛广州地质博物馆
  地铁五号线被称为广州有地铁建设以来最难的一条线路

  记者采访了解到,地铁五号线所穿越的地质最为复杂,32公里长的线路所到之处,一个不落地把广州的“地质博物馆”“逛”了一遍:红层、花岗岩地层、灰岩地层、混合岩地层、淤泥砂层,穿越了断裂带、富水破碎地层、溶洞,目前广州已建成的地铁一、二、三、四号线,也遇到过许多复杂地质形态,但没有一条像五号线一样,一个不少地全部穿过。5年的建设过程,不断遇到地质灾害,有时甚至是险象环生,惊心动魄,每前进一米,都如履薄冰。

  拐了一个急弯 考验列车运行
  据介绍,五号线所穿越的环市路及大坦沙岛灰岩区的溶洞,大的高达几十米,分布极其不规律,盾构穿越溶洞,随时可能发生盾构陷入溶洞,“机毁人亡”的灾难事故。
  另据介绍,越秀山脚花岗岩地层,岩石抗压强度高达120兆帕以上,而普遍的水泥柱强度约为25兆帕左右,而且都是非常完整的花岗岩,以盾构机的刀具去挖这种超硬的石头,磨损严重,掘进非常困难。环市西路广州汽车站前后地段存在富水的空洞和破碎带,每小时突发涌水量高达200立方米以上,突发的涌水随时可以导致盾构机及隧道淹没,2007年曾遇到隧道内涌出高压地下水,而且涌水量每小时达400立方米,巨大的压力能将盾构机的尾部击穿。多处富水砂层中进行浅埋矿山法和深基坑施工,时刻存在涌水涌砂导致隧道及基坑坍塌,继而造成周边路面塌陷,建筑物沉降的事故。施工方负责人赵合全告诉记者,“这是我们碰到最难的地铁施工项目,不过都一一克服了。”
  由于增加了动物园站,地铁线路在此处拐了最小半径206米的急弯,对地铁隧道施工以及今后列车的运行也是个新考验。
广州地铁五号线详细地图 [点击图片可见难得的精彩大图][收藏] 看广州地铁五号线 叹勘测不是万能的 - 路人@行者 - 路人@行者


更多精彩,欢迎继续阅读:
[收藏] 工程地质随想(共三篇)   [组图] 新火车站建筑 在现代化中追求地域风格(17P)
[原创] 古道 . 边城 . 新高速   [时评] 四大城市交通问题与创意改造方案(11P)
[原创] 迷路张花        [组图] 揭秘 : 朝鲜地铁 世界最深 装饰考究
[原创] 雅西高速现场 感叹神奇  [凤凰大视野] 路在何方—中国铁路曲折往事

  评论这张
 
阅读(2667)| 评论(6)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017