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——北京轨道交通新机场线设计、施工侧记新国门第一线中的www9778con智慧
时间:2019-06-26
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京津冀交界之地,数以万计建设者寒来暑往日夜鏖战,北京南城广袤土地已实现蝶变:北京大兴国际机场拔地而起、展翅欲飞;“五纵两横”配套交通体系纵横延伸、交错织网……

19分钟通达草桥与新机场,中国运行速度最快的轨道交通线,北京市第一条从投资、建设到运营全周期采用PPP模式的轨道交通线,北京市施工速度最快的轨道交通线……在“五纵”中心的北京轨道交通新机场线,从总体设计、PPP投资到施工建设,集团以产业链协同发展优势助推着新国门第一线蓝图的描绘与落地。

设计:创新引领之线

“轨道交通行业就是要敢于突破创新,就是要这么干。”2015年8月19日,一场关于“北京轨道交通新机场线可行性研究报告”的专家评审会上,与会的12名轨道交通领域专家当场全部表决通过了北京轨道交通新机场线(以下简称“新机场线”)设计可行性研究。

“评审一次全票通过,结果完全出乎意料。”刚刚用2小时做完汇报的设计发展集团新机场线总设计师姜传治一时之间难以相信,评审会头一天,还有很多专家不理解新机场线的系统制式,姜传治一直向专家沟通解释到次日凌晨。

“以往普通的轨道交通线路评审会还会有很多争议,更何况这次新机场线没有任何规范可依,而且通常新制式的探索在评审后往往又会回到原点采用常规做法。”至今,姜传治都感动于评审专家的担当、给予的信任和支持。

站在今天审视过往,这一结果又在情理之中。

对于线路设计,集团设计团队自2011年起就开始了研究。评审会前的4年里,5拨项目组、200名设计师接力探索,通过近百次方案论证会和专题研究评审会,设计团队把最高运行速度、线路路由、车辆选型、供电系统、盾构尺寸等研究的一清二楚,让专家看到了他们将蓝图变为现实的努力和决心。

160公里/小时,国内最快地铁的诞生。

2011年5月,开始新机场线可行性研究之初,集团设计团队就确立了“快速、直达、高品质航空专线”的顶层设计目标。

作为服务于新机场的航空专线,新机场线首先得在运行时间上保证能让新机场比首都国际机场更有竞争力。
已投入运营的轨道交通首都国际机场线从位于二环的东直门到首都国际机场T3航站楼全长28公里,仅需23分钟。所以,设计团队当时定了一个目标:实现中心城(长安街)与新机场之间“半小时”通达。

“考虑到新机场线要与19号线换乘,留给线路的时间只剩下22分钟。经过反复测算,我们发现如果不采用160公里/小时的车速,实现不了半小时通达目标。”最终,设计团队把最高车速定为160公里/小时。

“你们有没有技术规范支撑?”“车速160公里/小时是否可行?”……最高车速定为160公里/小时后,质疑、争议接踵而至。因为当时全国地铁最高车速才120公里/小时,160公里/小时的车速没有任何现成标准可循,车速提高后相应的配套到底要怎么做成为设计团队面临的最大难题。

“作为新中国第一条地铁的修建者,我们一直在探索轨道交通前沿领域,在全国总体总包设计的线路超过100多条、位列全国第一,如果不是敢于突破、勇于创新又岂会有今天的成绩?而且,如果仍沿用已有的速度,只是属于重复,对行业发展是不负责任的。”设计团队以实现最高160公里/小时车速为核心,一边执着求索,一边编制标准。

开展隧道阻塞比研究,测算在时速120公里、140公里、160公里状态下隧道的大小;进行大量模拟实验,引入刚性接触网,降低隧道断面;在铁路系统350公里/小时车速基础上进行供电系统再研究,在轨道交通线路中首次采用2.5万的交流供电系统……一次次专题实验,一项项技术标准逐步确立。

然而,160公里/小时的车速下,车辆该采用怎样的技术标准更是考验着设计团队。

“我们在地铁平台升级和国铁动车组平台优化两种方案之间做了大量比选。”新机场线设计师谢彤彤介绍,地铁平台A/B型车中有成熟运营经验的列车最高车速120公里/小时,基于地铁A平台生产的120-160公里/小时的列车在国内仍处于样车阶段,运营系统并不成熟,而国铁和谐号不同速度车型都比较成熟,他们最终基于国铁和谐号CRH6平台,根据新机场线特点对车辆进行优化。

新机场线列车外形与和谐号类似,采用和谐号3.3米的车宽,但取消了高铁卫生间的设置,采用地铁A型车22.8米的车长。

这种车型与已有的地铁A/B型车、轻轨C型车规格都不同,铁道协会和城轨协会在以集团新机场线设计标准为范本编制的市域轨道交通技术规范中正式为这辆车定名:市域D型车。城市轨道交通领域第一辆D型车的命名标注了集团设计创新的高度。

评审会后,国内相继出现了车速160公里/小时的广州地铁18号线和22号线、车速140公里/小时的成都地铁18号线,集团以创新引领国内轨道交通跨入新的高速时代。

对标航空的高标准专线。

“机场专线既要有高速度,更要有对标航空的高品质配置。”谢彤彤介绍,他们借鉴香港机场线在车厢布置、车站设置等方面创新突破、进行人性化设计。

列车采用6+1+1的8节编组排布,其中6节是普通车厢,1节是商务车厢,1节是行李车厢。普通车厢采用2+2座椅布置,座椅前后间距达到0.84米,乘客坐下时腿前可放置一个行李箱,车厢顶侧行李架、门区大件行李架等都可存放行李;商务车厢采用1+2座椅布置,每个座椅拥有独立可调控的出风口、阅读灯、USB接口等;行李车厢与乘客车厢隔开,未来乘客在丽泽站办理值机后,人和行李可实现分离上车。

“列车采用6+1+1编组后,站台系统也得有3个标准。”设计团队对普通车厢与商务车厢进出站电梯采用独立的流线,实现人员分流、候车隔离;引进机场行李传输单位共同设计,实现轨道交通与机场行李系统的对接。

增加双扇闸机数量方便携带行李的乘客出入站;采用3吨位的“超大容量”直梯,确保最多两次提升将候梯旅客搭载完毕;加宽疏散平台,满足乘客疏散时携带行李的空间需求;卫生间设有放置行李的位置……设计团队在车站设计上对标航空,在每一处细节精心考究,力求使乘客进入新机场线就像进入航站楼一样。

集约节地的共走廊设计。

新机场“五纵两横”线路图上,京雄城际、新机场线、新机场高速等3条线路渐行渐近,并在跨越京沪铁路段形成地下为综合管廊、地面是市政道路、中间为新机场线、最上方为新机场高速、西侧紧邻为京雄城际的五线共走廊体系,这种路、轨、高铁、管廊共走廊敷设的形式在国内属于首例,是设计团队长达两年的反复调整得来的。

2014年,随着新机场“五纵”线路设计的逐步启动,集团设计团队发现京雄城际、新机场高速和新机场线走向相似、距离相近,每条线路各自为政的设计会对大兴区整体用地造成割裂。

“能不能把周边线路融进来,形成一个大走廊,减少对周边用地的切割?”在集团设计团队建议下,北京市规划自然资源委建立了规划设计大平台,三条线路设计方在一个交通走廊里反复调整优化线路设计。

“整合设计会带来更多设计麻烦,起初很多单位都不想整合,但北京土地资源非常紧张,我们得有责任心,得对每一块土地负责。”帮助其他设计团队出具技术方案、反复论证消除夹角地以方便村民出行……

经过两年的反复调整,所有线路在宽度80米至100米的大交通走廊中集约敷设,远远低于最初平铺的200多米宽,节省土地资源约600亩。

施工:协同攻关之线

打开新机场线施工任务图,全长41.36公里的线路约1/3由集团施工。如何将新国门第一线的设计蓝图又快又好地落地,考验着集团施工组织与管理。

整条线路从开工到试运行总工期只有2.5年,集团负责施工的南部4个标段都属于样板段,需在2019年2月进行列车冷滑试验,场地需提早交付,工期紧上加紧。

正线、磁各庄车辆段、临时停车场、北航站楼站装修等7个标段施工内容多样、散落分布,集团参施标段之多、参与二级单位之多前所未有,工程管理难度大。

为高效建设新机场线,集团组建了由集团总指挥部、轨道公司现场指挥部和各项目部组成的三级管理体系,轨道公司、二、十六、道桥、北方、安装等7家单位依托集团完整产业链优势各展所长、协同作战。

由设计发展集团经理助理、轨道公司党委书记张玉华担任总指挥的轨道公司现场指挥部(以下简称“指挥部”)成为项目整体推进的中枢神经。

“前瞻性地发现问题,专业性地解决问题,总控性地推进建设”,指挥部以集约化管理汇聚各方优势资源,在协调、服务、督促中以“保质量、保安全、保进度、保文明施工、保通车”为目标,协调内外、沟通上下。

各标段以指挥部为中心,与指挥部如同精密咬合的大小齿轮,在协同中汇聚力量,推动着新机场线的蝶变和集团实力的累积。

8.8米直径盾构机的长距离掘进。

2017年11月29日,当管片外径8.8米的“筑梦号”盾构机首件运抵现场时,土建06标项目团队悬着的心终于落地了。

新机场线列车最高车速可达160公里/小时,且采用触网式供电,对隧道断面要求大,常规6米级地铁盾构机已无法满足隧道开挖要求,8.8米直径盾构机应运而生。

“2.8公里的盾构区间后2.3公里为砂卵石全断面连续分布的地层,卵石含量高且密实,盾构机穿越砂卵石地层时刀盘刀具会快速磨损。”刀具如同人的牙齿,牙齿不锋利,岂能肯“硬骨头”?

为给集团至今所拥有的最大盾构机配一口“好牙”,项目经理刘双全带队开展刀盘刀具选型及配置研究,集各方之智慧,牙齿“配方”出炉:刀盘采用12辐臂、开口率60%的辐条式结构,将撕裂刀用作主体切削刀具,293把刀分三层梯次性布局,以最佳状态吞土打洞。

“即便是一口天生的好牙,也得做好后期保养才能保持锋锐坚固。”项目生产副经理刘义说项目部在盾构机掘进过程中密切监测掘进参数,通过对参数和出土渣样等的分析判断,精确选择渣土改良剂的注入组合、注入量,降低刀具磨损,确保盾构机长距离连续掘进。

在“安全可控,质量可靠,设备稳定,环境和谐,掘进快速,技术先进,人机地料法环平衡协调”的高效掘进理念指引下,两台盾构机一直保持着最佳掘进姿态,在砂卵石地层一次性连续掘进1.7公里,顺利穿越所有风险源后精准出洞,成为集团盾构施工的新里程碑。

成功下穿永兴河。

“下穿永兴河、高架段高压线迁改、盾构区间1号风井兼接收井进场、磁各庄车辆段信号塔迁移,但凡有一个不能在规定时段内完成,完工计划就没了保障。”2016年底开始现场清理登记工作时,这四大关键节点就被指挥部列为重中之重。

下穿东西走向的永兴河更是一场与时间抢跑的攻坚战。

永兴河承担着新机场泄洪的功能,穿河前需临时导改河道,这部分河道恰好有堤坝,汛期前如果不能恢复河道,若洪水来临就会漫过堤坝顺着基坑漫延至正在建设的新机场,造成不可估量的损失,因此穿河施工必须避开每年6月至9月的汛期。

新机场线与R4预留线需同时穿河,四洞总宽26米、穿河长度150米、深入河底下19.5米,体量巨大,穿河施工至少需要7个月,若在2018年10月后再动工,无法满足2019年2月列车冷滑的要求。

这意味着从2017年10月到2018年6月成为仅有的穿河施工期。

与相邻两家穿河施工单位、大兴区水务局、礼贤镇政府等多方沟通协调后,2017年12月1日,穿河部位具备了进场条件,截流、围堰、打桩、开挖、结构施工、回填、河底施工……施工争分夺秒,即便是春节也没有停歇。

“穿河隧道顶板距永兴河河底4米,防止结构渗漏和隧道上浮是施工的关键。”土建01标项目经理史小诗说他们采用高于普通标准的高强度混凝土加强隧道结构,采用4毫米+3毫米的标准铺设防水卷材,确保河段不渗漏;同时还应用不含钢筋的素混凝土作为盖子,既防止隧道结构上浮,也防止今后清淤船对成型隧道造成破坏。

2018年6月10日,下穿永兴河隧道主体结构完工,紧接着河道也恢复原状,确保了新机场及下游村庄的安全度汛,消除了指挥部的一大“心头之患”。

国内最快地铁施工速度。

2017年11月13日23时,北京大兴大雾笼罩,新机场次干二路上车辆稀疏,一个硬朗的身影步履坚定,一辆私家车紧跟其后。

这个身影便是张玉华,他的目的地是区间01标项目部。

当晚,张玉华在土建06标盯完接收井已是深夜,项目部劝他等大雾散去再出发。但区间01标项目即将向新机场指挥部移交场地,移交方案是否可行亟需指挥部拍板,不去心里不踏实。“赶早不赶晚!”他决定连夜前往。

“路上能见度低的车都没法开。”张玉华只好下车,在前面“领”着车走,平时20分钟的车程走了2个小时才到。一起研讨到凌晨四点,当一切敲定后他才在项目部安心入睡。
夜里在不同项目之间转场可谓指挥部的家常便饭。

“指挥部对我们的指导非常耐心细致,最初排计划都是一个一个工序地帮我们梳理,而且经常牺牲周末和晚上休息时间。”区间01标项目执行经理朱继军说,指挥部人员身上专业敬业的作风和只争朝夕的激情,项目团队深受感染、不断对标看齐。

转眼就到了春节,因进场晚,当紧邻的廊涿城际和京雄城际基本完成围护桩施工时,区间01标项目部刚完成场地平整,进度靠后,团队心中焦灼万分。

“同台竞技,www9778con不能落后。”春节,项目团队选择了坚守,600多名建设者直到大年三十晚上还在浇筑混凝土,当业主到现场慰问看到热火朝天的施工场景时盛赞他们“不愧是www9778con铁军。”春节期间的连续施工让项目部实现弯道超车,在后来的施工中一直领先。

如果说铁军文化是推进工程的精神力量,那么周密的施工组织、工艺的改进则是科学的魅力。

2018年1月,当磁各庄车辆段项目正式进场施工时,项目执行经理邢兆泳明白近38万平方米的建设任务必须在22个月内完成。

“这是我们施工的第三个带上盖开发的车辆段,前两个吃过很多亏。”吸取以往教训,项目部在分区施工、工序衔接上做的更为精细。

就拿共有10跨的运用库来说,库区下有检查坑和铺轨施工,上有机电施工,“以往是大面铺开,检查坑、铺轨、机电等工序逐项推进,但我们这次是分区分工序进行。”施工时,5跨先进行下部检查坑和铺轨施工,另5跨进行上部机电施工,完成相应工序后再互相对调,不同部位、不同工序同时进行,场地互不干扰,加快了施工进度。

“土建作业面出来一部分,铺轨就介入一部分。”在集团首个带铺轨施工的车辆段,车辆段项目副经理周厚联带队见缝插针地开展铺轨施工,总体上又节省近3个月的工期。

24万平方米的车辆段上盖最初设计为钢筋混凝土劲性结构,若按常规工艺工期无法保证,在项目部建议下,将16万平方米的上盖改为纯钢结构,以场外加工、场内拼装的方式压缩施工用时。周密的施工组织使车辆段实现月均产值1.4亿的施工速度。

土建06标项目团队春节期间与工人一起下井作业,打通盾构出洞通道;北航站楼站装修项目人抬肩扛,将施工材料蚂蚁搬家式地运到现场,确保施工顺畅推进;临时停车场项目在左右夹击中见缝插针,打赢保进车大抢滩;高架区间以首片梁浇筑、架设等领跑高架区间进展……回看新机场线从无到有的过程,集团建设者以专业科学的工筹、时不我待的劲头成就着工程建设的加速度。

精益求精的质量追求。

“工期这么紧,监理都已经验收通过了,你们怎么这么较真?”

2018年1月,区间01标项目班子开展内部质量巡检时,发现边墙部位200平方米的模板没有达到项目自己设定的标准,要求劳务队拆除重做,对项目团队的“吹毛求疵”,劳务队非常不解。

“牺牲质量求进度的口子不能开。”这支征战过新机场土建施工的原班人马将新机场标准带到项目,自我“革命”的做法让劳务队摒弃侥幸心理,以最高标准推进着工程建设。

“支座安装易出现上下钢板不平、灌浆不密实等问题,你们施工时一定要注意防范。”土建02标项目开始支座施工前,对于支座安装易发问题,指挥部几乎逢会必提。

借鉴前人经验,土建02标项目经理夏天山组织开展了两次灌浆模拟实验,精确掌握灌浆料配备比例、搅拌速度和搅拌时间。1666个支座的安装期间,2名技术质量人员全程旁站,“即便是拧螺丝也绝不离开视线”,所有支座一次性验收通过,创造了北京地铁支座安装的奇迹。

“终于对齐了!”北航站楼站装修项目地板砖排版软件上,将地板砖规格设置为898毫米×598毫米时,每一块砖都是整砖、地砖与墙板缝隙连成一条线。

“这真是不容易。”项目经理邹俊说刚开始对900毫米×600毫米的地板砖排版时,最后一排总是放不下一块完整的砖,用半砖会严重影响美观度。一个月的时间里,排版、总结、重来,不断模拟计算,8次版本提升,项目部得到了严丝合缝的预期效果。

北航站楼站与新机场一脉相承的线条流畅动感、拼装而成的石材纹路浑然天成;磁各庄车辆段1万多根检查坑小立柱都是人工一锹一锹地一次性浇筑,只为增强立柱耐久性……无论是对外呈现,还是深埋地下,在新机场线的每一个部位,集团建设者以“较真”的态度精雕细琢,一寸一寸地推动着线路的延伸。

5年潜心研究,2.5年匠心施工,引领时代的航空专线蓝图落地,待到9月与北京大兴国际机场同期运营之时,城南大地将再一次迸发发展活力。

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