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这项探测“地下肿瘤”新技术助力泉城开启地铁交通时代丨山东超级工程

山东广播电视台
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2019年元旦,济南市第一条地铁线路1号线正式通车。泉城人近30年的轨道交通梦得以实现。



地铁是当今发达城市非常重要的交通方式,也承担了缓解路面交通拥堵的重要任务。早在上世纪80年代末,尝试建设轨道交通的想法就曾浮现在济南人的心头,但由于济南其特殊的地质条件,曾一度被称为“全世界最难修地铁的城市”。


济南轨道交通集团副总工程师李利平说:“没有任何一个城市的地铁,像济南地铁一样面临地下水这样的一个问题,因为我们是泉城,所以说我们在修建地铁过程中,同时也要进行泉水的保护。”



济南轨道交通集团第一项目管理中心主任兼R1线建设项目部经理路林海也有同样的担忧,“当你不开挖的时候,它的地层稳定性很好,当你一旦开挖,这个水会迅速地破坏土的这种结构,使得地下工程危险性很大。容易产生这种后果很严重的塌方的一些事故。”



经过多次专家组调查研究,2013年,陆续规划出多条地铁线路。施工团队决定绕过泉水敏感区,首先修建西部1号线。


2015年7月16号,1号线打下了第一根桩基。虽然1号线的路线经过了提前规划,但却无法避开由100多个溶洞组成的济西富水溶洞群,这个溶洞群的存水量超过了100亿吨。在其他地铁建设案例中,这种情况需要大量抽取地下水排出,但这就与“保泉”原则相悖了。



为了突破这项难题,路林海团队联合国内顶尖的科研机构,集中攻关。经过两年多的反复论证和无数次实验,突破了应用于“保泉”的地下水回灌技术,并研发出能够自动回灌地下水的基坑降水保泉回灌一体化装置。


路林海说:“我们所有的基坑回灌量达到了百分之八十以上,有的地层更适宜回灌的呢,回灌量达到了百分之百,回灌的量大概有1500多万立方米。这个量相当于我们十几个大明湖的这么一个水量。”



解决了泉水保护的问题仅是一个开始。大量的地下水长期溶蚀石灰岩形成的溶洞群是地下施工另一大劲敌,岩石层最高强度达到了112兆帕,相当于房建混凝土的四倍。尤其是1号线经过的风井大杨庄站溶洞群,是济南地铁盾构施工中难度最大、风险最高的区间。



要穿越溶洞群首先要探明溶洞。而传统的地质探测方式只能够探测到溶洞的位置,却不能探清溶洞真实形态。这对掘进中的盾构机来说无疑是巨大的风险。“以人体内肿瘤为例,就像这个溶洞就和肿瘤一样,它也是附存在地底下的。对于这种泉城下济南地铁修建,我们更迫切的是想知道溶洞真实的位置,不能有一点误差的,到底长什么模样,它的真实定位和真实成像。就像人一样,肿瘤有了,做胃镜。”济南轨道交通集团副总工程师李利平说。



李利平带领团队在大量工程经验的积累上,反复实践,终于研发出了通过钻孔下探的方式解决探测“地下肿瘤”的新技术。



这项技术就叫钻孔式定位定量预报装备,它能准确的定位溶洞真实的位置,同时把溶洞填充图像和边界条件全部传输回来。



经过多方通力合作和近3年的紧张施工,2019年元旦,济南地铁1号线正式全线通车。建设期间,施工团队首创了零沉降下穿京沪高铁在内的40余项新工艺、新技术,授权发明专利60余项,还成功解决了盾构机穿越“富水高强灰岩”岩溶区等世界性难题。



济南地铁1号线的顺利贯通,开启了泉城济南立体交通的新时代,也标志着中国的轨道交通建设能力已经跻身世界领先水平。


来源:闪电新闻


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