“幸虧有這臺(tái)‘大冰箱’,我們聯(lián)絡(luò)通道施工才這么安全高效!”迎著落日余暉,看著金黃的沙灘和舒展的海岸線,中交二航局福州濱??炀€項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人陳少林感慨道。
中國(guó)交建承建的福州濱??炀€項(xiàng)目第三標(biāo)段全長(zhǎng)19.82公里,其中,二航局參建的濱中區(qū)間,隧道單線長(zhǎng)逾4公里,這是二航局目前在軌道交通工程中施工的最長(zhǎng)隧道。濱中區(qū)間設(shè)6處聯(lián)絡(luò)通道,最長(zhǎng)的聯(lián)絡(luò)通道有28.71米,它連接兩側(cè)地鐵隧道,主要承擔(dān)隧道內(nèi)的消防疏散和區(qū)間排水功能?!霸凇垢X’中建聯(lián)絡(luò)通道,是臨海地鐵施工的一大難題?!标惿倭终f。
“線路離海最近距離不足50米,全線均處于地下水豐富的水粉細(xì)砂層,在這流體一般的地層中建聯(lián)絡(luò)通道,就像在‘豆腐腦’中打洞?!标惿倭纸榻B說。土體如此松軟,不論是機(jī)械開挖還是人工開挖,隧道成型都非常困難,而且還存在巨大風(fēng)險(xiǎn),根本不敢施工。
按照傳統(tǒng)施工方法,對(duì)聯(lián)絡(luò)通道周邊地層做個(gè)“小手術(shù)”就可以加固土體,即采用三軸攪拌樁對(duì)松軟土體進(jìn)行攪拌,同步加入水泥漿加速土體凝結(jié),就能讓原本松軟的土體變得穩(wěn)固。但在臨海的地下聯(lián)絡(luò)通道施工中,這種加固措施卻根本行不通。原來,地下海水流量大、流速快,土體還沒來得及凝結(jié)就被海水和流砂稀釋沖走了,加上39米的超大埋深,既很難保證土體的加固質(zhì)量,也無法準(zhǔn)確驗(yàn)證地下土體的加固效果,施工風(fēng)險(xiǎn)極大。
“土體太松軟,地面加固不確定因素多,如果把‘豆腐腦’放進(jìn)冰箱,變成‘凍豆腐’,就能提升土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性?!苯?jīng)過項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和專家組深入分析研討,決定采用凍結(jié)法對(duì)細(xì)軟地層凍結(jié)加固后再進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道施工。
“凍結(jié)法就是通過人工制冷把聯(lián)絡(luò)通道的開挖土體凍結(jié)起來,再挖鑿成我們想要的結(jié)構(gòu)?!标惿倭终f,“這就需要一個(gè)超大號(hào)‘冰箱’?!?/p>
為了讓“豆腐腦”變成“凍豆腐”,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在28.71米長(zhǎng)的聯(lián)絡(luò)通道及隧道周圍鉆出百余個(gè)凍結(jié)孔,孔中插入凍結(jié)管,通過凍結(jié)管聯(lián)通外部的冷卻塔和冷凍機(jī)組,就打造出一個(gè)如冰箱一樣的“制冷”系統(tǒng),將聯(lián)絡(luò)通道的松軟土體全部?jī)鼋Y(jié)。
建造如此巨大的“冰箱”,僅冷凍機(jī)組就需占地120平方米,制冷系統(tǒng)的建立遠(yuǎn)比想象中困難?!傲鶙l聯(lián)絡(luò)通道一共要鉆671個(gè)管孔,只有把凍結(jié)管插入管孔并無縫連接,才能將‘制冷’循環(huán)系統(tǒng)建立起來?!彪m然是軟爛如“豆腐腦”的土體,但在鉆凍結(jié)孔的時(shí)候,常遇到鉆機(jī)也鉆不動(dòng)的“硬茬”,經(jīng)常鉆著鉆著,鉆桿就莫名其妙地被“抱死”了。經(jīng)過檢測(cè)發(fā)現(xiàn),臨海土體中的粉砂含量極高,顆粒狀的流砂摩擦力極大,隨著鉆桿的高速轉(zhuǎn)動(dòng),隨之?dāng)噭?dòng)的流砂在摩擦力的作用下逐漸“抱團(tuán)”,越抱越緊。
在經(jīng)歷多次“卡頓”之后,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)反復(fù)摸索,通過在鉆桿尾部注入抗鹽高粘膨潤(rùn)土,置換鉆桿周圍流砂,隨后再次啟動(dòng)鉆機(jī)反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng),“抱死”的流砂就逐漸散開?!皟鼋Y(jié)管是‘制冷系統(tǒng)’的重要‘經(jīng)脈’,它暢通了,這個(gè)‘大冰箱’才能發(fā)揮‘制冷’作用?!标惿倭终f。
“只有‘制冷系統(tǒng)’還不行,還要在循環(huán)系統(tǒng)中加足量的氯化鈣水?!标惿倭挚谥械穆然}水就是淡鹽水,凍結(jié)管中的淡鹽水濃度要控制27至30波美度,冷凍機(jī)組將淡鹽水冷卻到零下28攝氏度,持續(xù)在凍結(jié)管中循環(huán),不斷帶走地下土體的熱量,并輸入“冷氣”給地層降溫,讓地層中的溫度降低到冰點(diǎn)以下,松軟的土體就從“豆腐腦”變成了“硬豆腐”?!皟鐾痢毙纬珊?,困擾項(xiàng)目施工的頭號(hào)難題就徹底得到解決,作業(yè)人員就可以在這塊巨大的“凍豆腐”中開挖聯(lián)絡(luò)通道了,這樣不僅安全高效,而且質(zhì)量更有保證。
有了這個(gè)“大冰箱”,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)很快就把六堆“扶不起”的“豆腐腦”變成了六塊約850立方米的“凍感立體”的“凍豆腐”,雖然在39米的臨海地下深處,作業(yè)人員也照常按照方案輕松挖鑿,確保了工程進(jìn)度和品質(zhì)。(陳濤)