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专题专栏

项目管理提升

“豆腐脑”里装“冰箱”

发布时间:2023-11-13阅读次数: 次

“幸亏有这台‘大冰箱’,我们联络通道施工才这么安全高效!”迎着落日余晖,看着金黄的沙滩和舒展的海岸线,中交二航局福州滨海快线项目技术负责人陈少林感慨道。

中国交建承建的福州滨海快线项目第三标段全长19.82公里,其中,二航局参建的滨中区间,隧道单线长逾4公里,这是二航局目前在轨道交通工程中施工的最长隧道。滨中区间设6处联络通道,最长的联络通道有28.71米,它连接两侧地铁隧道,主要承担隧道内的消防疏散和区间排水功能。“在‘豆腐脑’中建联络通道,是临海地铁施工的一大难题。”陈少林说。

“线路离海最近距离不足50米,全线均处于地下水丰富的水粉细砂层,在这流体一般的地层中建联络通道,就像在‘豆腐脑’中打洞。”陈少林介绍说。土体如此松软,不论是机械开挖还是人工开挖,隧道成型都非常困难,而且还存在巨大风险,根本不敢施工。

按照传统施工方法,对联络通道周边地层做个“小手术”就可以加固土体,即采用三轴搅拌桩对松软土体进行搅拌,同步加入水泥浆加速土体凝结,就能让原本松软的土体变得稳固。但在临海的地下联络通道施工中,这种加固措施却根本行不通。原来,地下海水流量大、流速快,土体还没来得及凝结就被海水和流砂稀释冲走了,加上39米的超大埋深,既很难保证土体的加固质量,也无法准确验证地下土体的加固效果,施工风险极大。

“土体太松软,地面加固不确定因素多,如果把‘豆腐脑’放进冰箱,变成‘冻豆腐’,就能提升土体的强度和稳定性。”经过项目团队和专家组深入分析研讨,决定采用冻结法对细软地层冻结加固后再进行联络通道施工。

“冻结法就是通过人工制冷把联络通道的开挖土体冻结起来,再挖凿成我们想要的结构。”陈少林说,“这就需要一个超大号‘冰箱’。”

为了让“豆腐脑”变成“冻豆腐”,项目团队计划在28.71米长的联络通道及隧道周围钻出百余个冻结孔,孔中插入冻结管,通过冻结管联通外部的冷却塔和冷冻机组,就打造出一个如冰箱一样的“制冷”系统,将联络通道的松软土体全部冻结。

建造如此巨大的“冰箱”,仅冷冻机组就需占地120平方米,制冷系统的建立远比想象中困难。“六条联络通道一共要钻671个管孔,只有把冻结管插入管孔并无缝连接,才能将‘制冷’循环系统建立起来。”虽然是软烂如“豆腐脑”的土体,但在钻冻结孔的时候,常遇到钻机也钻不动的“硬茬”,经常钻着钻着,钻杆就莫名其妙地被“抱死”了。经过检测发现,临海土体中的粉砂含量极高,颗粒状的流砂摩擦力极大,随着钻杆的高速转动,随之搅动的流砂在摩擦力的作用下逐渐“抱团”,越抱越紧。

在经历多次“卡顿”之后,项目团队反复摸索,通过在钻杆尾部注入抗盐高粘膨润土,置换钻杆周围流砂,随后再次启动钻机反复转动,“抱死”的流砂就逐渐散开。“冻结管是‘制冷系统’的重要‘经脉’,它畅通了,这个‘大冰箱’才能发挥‘制冷’作用。”陈少林说。

“只有‘制冷系统’还不行,还要在循环系统中加足量的氯化钙水。”陈少林口中的氯化钙水就是淡盐水,冻结管中的淡盐水浓度要控制27至30波美度,冷冻机组将淡盐水冷却到零下28摄氏度,持续在冻结管中循环,不断带走地下土体的热量,并输入“冷气”给地层降温,让地层中的温度降低到冰点以下,松软的土体就从“豆腐脑”变成了“硬豆腐”。“冻土”形成后,困扰项目施工的头号难题就彻底得到解决,作业人员就可以在这块巨大的“冻豆腐”中开挖联络通道了,这样不仅安全高效,而且质量更有保证。

有了这个“大冰箱”,项目团队很快就把六堆“扶不起”的“豆腐脑”变成了六块约850立方米的“冻感立体”的“冻豆腐”,虽然在39米的临海地下深处,作业人员也照常按照方案轻松挖凿,确保了工程进度和品质。(陈涛)

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