挑战不可能!BIM在京张高铁三条极难隧道中的应用

来源:建筑界编辑:黄子俊发布时间:2020-09-02 16:23:44

[摘要] 京张高铁正线全长174公里,支线崇礼铁路全长53公里,在这两条铁路的建设中,曾有三条极难隧道挡在建设者的面前,今天,京张高铁从隧道中飞驰而过,将曾经的难题远远抛在了身后。

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  110年前年,由詹天佑主持设计建成通车的京张铁路,是中国人独立自主修建的第一条铁路,用“人”字形设计方案破解了巨大的施工难题。今天,新时代建设者踏着詹天佑的足迹,在京张高铁的建设中,不断刷新着新京张建设史上一个个不可能的纪录。

  京张高铁正线全长174公里,支线崇礼铁路全长53公里,在这两条铁路的建设中,曾有三条极难隧道挡在建设者的面前,今天,京张高铁从隧道中飞驰而过,将曾经的难题远远抛在了身后。

  清华园隧道下穿城市核心区,腹中的微创手术

  清华园隧道是京张高铁的控制性工程,也是全线唯一采用盾构法施工的隧道,清华园隧道总长度6.02公里,沿老京张铁路线掘进,从位于西直门的北京北站引出后,从学苑南路南侧入地,依次穿越北三环、知春路、北四环、成府路、清华东路后,于五环内出地面。

  隧道开挖难度极大,它与正在运营的地铁13号线并行,施工中,它要以5.4米净距下穿正在运营的地铁10号线,最小净距3.4米侧穿地铁13号线,最小净距0.8米上跨地铁15号线,更要穿越北三环等7条主要市政道路及88条重要市政管线。6公里的隧道如在北京城核心区的腹中做着精准的微创手术,它是目前北京市最大直径的盾构隧道,也是目前国内少有的位于城市核心区,穿越地层复杂、重要建(构)筑物众多的高铁单洞双线大直径高风险盾构隧道之一。

  2017年11月6日,京张高铁清华园隧道“天佑号”盾构机正式掘进。施工后每天以十几米的掘进速度行进,施工中采用了全过程可视化监控平台,实现了盾构掘进过程中的数字化模拟、盾构施工引起的地层及邻近建构筑物实时预测预报技术、盾构隧道施工全过程的可视化动态管理技术。2018年11月20日清华园隧道在安全穿越北京市城市核心区后顺利贯通。

  新八达岭隧道三次穿越万里长城,要求“零沉降”

  八达岭隧道全长12.01千米,为京张高铁正线第一长隧。隧道地处不良地质带,隧道围岩条件差,存在涌水、突泥等风险,属极高风险隧道。除了自人风险,建设中,隧道还要穿越世界文化遗产——八达岭长城核心区域,一处并行水关长城,两次下穿八达岭长城。在下穿老京张铁路百年老站青龙桥车站时,其与青龙桥火车站的最小埋深仅有4米。鉴于对文物的严格保护,要求施工地表“零沉降”。

  面对这个几乎不可能完成的任务,建设者们在施工中运用各种新技术,攻坚克难。在大跨过渡段施工采用预应力锚杆、预应力锚索新施工,采用DFHZ开挖工法(即顶洞超前、分层下挖、核心预留、重点锁定),还尝试应用超大断面变截面隧道二衬台车设计、复杂洞室群地下车站施工组织优化、通风,以及纳米喷射混凝土等新技术,攻克了隧道浅埋、涌水、长大隧道通风等技术难关,三次安全顺利穿过了长城。

  崇礼正盘台隧道通往冬奥铁路线上的咽喉工程

  正盘台隧道全长12.974公里,是崇礼铁路上最长的隧道,是绝对的咽喉工程。隧道位于张家口市宣化区和崇礼区交界处的群山里,形成于2亿年前的火山岩,在漫长的地质构造中被反复挤压、风化、侵蚀、水溶,变得极其破碎,岩性均匀性差。而且隧道还处于30‰的连续长大坡道内,且隧道下穿古长城,施工难度极大。

  开挖后,正盘台隧道日均涌水量达到14万立方米,累计涌水量达到6000万立方米,相当于5个西湖的水量,隧道里45台大型抽水机不同的往外抽水,形成于2亿年前的岩石,一碰就碎,大多得靠人工分步开挖,一天只能挖一两米。正盘台隧道开工后,项目部人员总数约为1500人后来增加到了3000余人,大举增兵正盘台隧道后,配备了9条机械化作业生产线,实现全机械化配套施工,除盾构机外,世界一流的隧道施工装备,这里几乎都有。超前地质钻机可以精准探明前方十几米处围岩和含水情况;自动智能蒸养台车能自动生成温度曲线、报表;自动控制温度、湿度,提升混凝土强度;还有智能衬砌模板台车等。

  2018年11月11日,崇礼铁路正盘台隧道顺利贯通。2022年北京冬奥会开幕时,旅客乘坐列车只需3分钟便可穿越近13公里的正盘台隧道。

  BIM应用技术在建筑行业的作用逐步上升,有些领域已经发挥着无可替代的作用。BIM技术的出现将引发工程建设领域的第二次数字革命。BIM不仅带来现有技术的进步和更新换代,也会影响生产组织模式和管理方式的变革,并将推动人们思维模式的转变。以上内容就是“挑战不可能!BIM在京张高铁三条极难隧道中的应用”,建筑界BIM频道与您一同关注更多BIM最新资讯,分享更多BIM的研究成果,欢迎关注我们~

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