北京丰沙铁路改线、磁浮S1线首穿石景山
站在直径11米的洞口,项目副经理张邦平让掘进机和工人从隧道里撤出来。几天前,开工俩月的丰沙铁路改线项目穿石景山隧道工程,暂时先停了下来。
岩石太过坚硬,只挖了35米。照这个速度下去,彻底挖通就猴年马月了,也得拖垮周边其它工程工期;加足马力开挖,再硬上装备,可石景山上老祖宗们留下来的文物古迹也受不了。虽然前期百般优化,但遇到了新困难,隧道工程依然先停了下来,工程人员要研讨最新的文物保护和施工方案。
千百年来隧道首穿石景山
距石景山一两公里外,施工中的长安街西延桥面已横在永定河畔,按这个高度继续向西跨永定河正好被丰沙铁路的线网挡住了。
这两年,有三项重点工程扎堆儿石景山下、永定河河畔:北京首条磁浮线S1线、长安街西延、丰沙铁路改线入地。
三项工程位置相近,互相交织。
S1线跨永定河,势必要跨河畔南北走向的丰沙铁路,好在高度较高,采用顶推钢箱梁,不受老线过多影响;但长安街西延则不同,铁路线网比西延桥板还高出两米多,长安街想要西延,丰沙铁路就得改线入地。
按照计划,丰沙铁路有6.98公里需要改线,从地面驶入地下。到了石景山,也不再像之前从山脚下驶过,而是南北穿越石景山。
同样,磁浮S1线自西向东跨越永定河后,也要在丰沙铁路隧道上方14米位置横穿石景山278米。这样一来,石景山内部,也就需要有个上下叠落的十字形隧道。
明代诗文中,将石景山称为“燕都第一仙山”。此前,无论是国铁,还是地铁,均未有隧道穿越。这次是首次开挖隧道穿越石景山。
对于铁路工程来说,穿山打隧道是常有的事,但对石景山来说,则不容易。虽然只有6.9公里,丰沙铁路改线却穿雍正御制碑亭、功勋阁等石景山古建筑群。
竞标成功后,项目施工方中铁六局北京铁建公司也开始逐一对线路周边及石景山上的文物进行勘查,一份近百页的文物保护方案出炉。用张邦平的话说,这已经是硬杠杠,不按这方案施工保护不行。
478米隧道设3000多个监测点
山上走了几圈,张邦平顿感“压力山大”。石景山上最著名的宝塔——功勋阁,原址为金阁寺,功勋阁原建于元朝,后进行了重建,与即将开挖的隧道水平距离只有80米,而另一处文物天主宫院落的水平距离也才130米……
一般来说,穿山隧道要靠钻爆,但普通爆破产生的震动对山上建筑影响太大。在筹划具体施工方案时,常规的爆破方案就被否定了。
替代钻爆的是掘进机方案。放弃爆破,换用掘进机朝着山体隧道方向一点点开挖。为了不让隧道变形坍塌,直径11米的隧道,要分两层挖,上层挖出来架起工字钢,喷混凝土,再换到下层继续挖,从而支护起来
施工人员对这套方案小心翼翼地执行。山上的功勋阁、天主宫,提前都进行了加固;山下的御制碑亭和首钢散热塔,也将在具体施工前对土层进行注浆支护。
而所谓“监测”,就是要在地面、山体以及古建筑旁布设沉降及变形的监测点。丰沙铁路改线478米长的隧道布设监测点达3000多个,而稍晚开工的S1线也同样选择了掘进机方案,布设的监测点也有几千个,如此密布的监测,在轨道交通施工中很少见。
开工俩月再度调整方案
今年5月,丰沙铁路隧道正式开挖。但隧道开挖进程实在太慢。两个月下来,这条隧道只向前挖了35米,平均两天才能挖一米。
35米深处,满地大块碎石,掘进机铆足了劲儿才能敲下来,人手都挖不动。专业检测显示,石景山岩石的抗压强度达到了109兆帕,而在方案设计阶段的物理详测中,这里的抗压强度为小于60兆帕。
虽然实际施工与方案设计时勘查结果难免有出入,但这种几乎翻倍的差距还是让张邦平犯难了:如果继续执行原方案,一台掘进机开挖,挖通1.3公里的隧道得猴儿年马月了,也把长安街西延通车的时间向后大大推迟。
犹豫来犹豫去,方案又被否了,开挖两个月的石景山隧道工程先暂停了下来。比对各种方案后,一套介于钻爆与掘进机之间的方案出炉——微爆破。
虽然在隧道开挖时选择了爆破方式,但微爆破的震速却明显低于普通的爆破方案。普通爆破的震速是5厘米/秒,但微爆破的震速则会低于文物0.5厘米/秒的震速要求。
之所以降到如此低,是因为微爆破选择的是电子雷管,而非毫秒雷管,能够控制岩石让震动降至最低。然而,这也一下子拉高了施工成本,仅电子雷管一项,就是毫秒雷管成本的10倍。
在工期方面,微爆破方案的施工速度能达到50米/月,按照这个速度,预计在明年5月,石景山隧道将能打通。“目前,已经完成了专家论证和安全评估。”张邦平说,预计9月份隧道工程将复工。未来,丰沙线从紧贴永定河大堤部位向东“挪移”50米,从首钢院内通过,不再与其他在建工程相互影响。