挑戰(zhàn)不可能!BIM在京張高鐵三條極難隧道中的應(yīng)用

110年前年，由詹天佑主持設(shè)計(jì)建成通車的京張鐵路，是中國(guó)人獨(dú)立自主修建的第一條鐵路，用“人”字形設(shè)計(jì)方案破解了巨大的施工難題。今天，新時(shí)代建設(shè)者踏著詹天佑的足跡，在京張高鐵的建設(shè)中，不斷刷新著新京張建設(shè)史上一個(gè)個(gè)不可能的紀(jì)錄。

京張高鐵正線全長(zhǎng)174公里，支線崇禮鐵路全長(zhǎng)53公里，在這兩條鐵路的建設(shè)中，曾有三條極難隧道擋在建設(shè)者的面前，今天，京張高鐵從隧道中飛馳而過(guò)，將曾經(jīng)的難題遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在了身后。

清華園隧道下穿城市核心區(qū)，腹中的微創(chuàng)手術(shù)

清華園隧道是京張高鐵的控制性工程，也是全線唯一采用盾構(gòu)法施工的隧道，清華園隧道總長(zhǎng)度6.02公里，沿老京張鐵路線掘進(jìn)，從位于西直門的北京北站引出后，從學(xué)苑南路南側(cè)入地，依次穿越北三環(huán)、知春路、北四環(huán)、成府路、清華東路后，于五環(huán)內(nèi)出地面。

隧道開(kāi)挖難度極大，它與正在運(yùn)營(yíng)的地鐵13號(hào)線并行，施工中，它要以5.4米凈距下穿正在運(yùn)營(yíng)的地鐵10號(hào)線，最小凈距3.4米側(cè)穿地鐵13號(hào)線，最小凈距0.8米上跨地鐵15號(hào)線，更要穿越北三環(huán)等7條主要市政道路及88條重要市政管線。6公里的隧道如在北京城核心區(qū)的腹中做著精準(zhǔn)的微創(chuàng)手術(shù)，它是目前北京市最大直徑的盾構(gòu)隧道,也是目前國(guó)內(nèi)少有的位于城市核心區(qū)，穿越地層復(fù)雜、重要建(構(gòu))筑物眾多的高鐵單洞雙線大直徑高風(fēng)險(xiǎn)盾構(gòu)隧道之一。

2017年11月6日，京張高鐵清華園隧道“天佑號(hào)”盾構(gòu)機(jī)正式掘進(jìn)。施工后每天以十幾米的掘進(jìn)速度行進(jìn)，施工中采用了全過(guò)程可視化監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中的數(shù)字化模擬、盾構(gòu)施工引起的地層及鄰近建構(gòu)筑物實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)、盾構(gòu)隧道施工全過(guò)程的可視化動(dòng)態(tài)管理技術(shù)。2018年11月20日清華園隧道在安全穿越北京市城市核心區(qū)后順利貫通。

新八達(dá)嶺隧道三次穿越萬(wàn)里長(zhǎng)城，要求“零沉降”

八達(dá)嶺隧道全長(zhǎng)12.01千米，為京張高鐵正線第一長(zhǎng)隧。隧道地處不良地質(zhì)帶，隧道圍巖條件差，存在涌水、突泥等風(fēng)險(xiǎn)，屬極高風(fēng)險(xiǎn)隧道。除了自人風(fēng)險(xiǎn)，建設(shè)中，隧道還要穿越世界文化遺產(chǎn)——八達(dá)嶺長(zhǎng)城核心區(qū)域，一處并行水關(guān)長(zhǎng)城，兩次下穿八達(dá)嶺長(zhǎng)城。在下穿老京張鐵路百年老站青龍橋車站時(shí)，其與青龍橋火車站的最小埋深僅有4米。鑒于對(duì)文物的嚴(yán)格保護(hù)，要求施工地表“零沉降”。

面對(duì)這個(gè)幾乎不可能完成的任務(wù)，建設(shè)者們?cè)谑┕ぶ羞\(yùn)用各種新技術(shù)，攻堅(jiān)克難。在大跨過(guò)渡段施工采用預(yù)應(yīng)力錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索新施工，采用DFHZ開(kāi)挖工法(即頂洞超前、分層下挖、核心預(yù)留、重點(diǎn)鎖定)，還嘗試應(yīng)用超大斷面變截面隧道二襯臺(tái)車設(shè)計(jì)、復(fù)雜洞室群地下車站施工組織優(yōu)化、通風(fēng)，以及納米噴射混凝土等新技術(shù)，攻克了隧道淺埋、涌水、長(zhǎng)大隧道通風(fēng)等技術(shù)難關(guān)，三次安全順利穿過(guò)了長(zhǎng)城。

崇禮正盤臺(tái)隧道通往冬奧鐵路線上的咽喉工程

正盤臺(tái)隧道全長(zhǎng)12.974公里，是崇禮鐵路上最長(zhǎng)的隧道，是絕對(duì)的咽喉工程。隧道位于張家口市宣化區(qū)和崇禮區(qū)交界處的群山里，形成于2億年前的火山巖，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)構(gòu)造中被反復(fù)擠壓、風(fēng)化、侵蝕、水溶，變得極其破碎，巖性均勻性差。而且隧道還處于30‰的連續(xù)長(zhǎng)大坡道內(nèi)，且隧道下穿古長(zhǎng)城，施工難度極大。

開(kāi)挖后，正盤臺(tái)隧道日均涌水量達(dá)到14萬(wàn)立方米，累計(jì)涌水量達(dá)到6000萬(wàn)立方米，相當(dāng)于5個(gè)西湖的水量，隧道里45臺(tái)大型抽水機(jī)不同的往外抽水，形成于2億年前的巖石，一碰就碎，大多得靠人工分步開(kāi)挖，一天只能挖一兩米。正盤臺(tái)隧道開(kāi)工后，項(xiàng)目部人員總數(shù)約為1500人后來(lái)增加到了3000余人，大舉增兵正盤臺(tái)隧道后，配備了9條機(jī)械化作業(yè)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)全機(jī)械化配套施工，除盾構(gòu)機(jī)外，世界一流的隧道施工裝備，這里幾乎都有。超前地質(zhì)鉆機(jī)可以精準(zhǔn)探明前方十幾米處圍巖和含水情況;自動(dòng)智能蒸養(yǎng)臺(tái)車能自動(dòng)生成溫度曲線、報(bào)表;自動(dòng)控制溫度、濕度，提升混凝土強(qiáng)度;還有智能襯砌模板臺(tái)車等。

2018年11月11日，崇禮鐵路正盤臺(tái)隧道順利貫通。2022年北京冬奧會(huì)開(kāi)幕時(shí)，旅客乘坐列車只需3分鐘便可穿越近13公里的正盤臺(tái)隧道。

BIM應(yīng)用技術(shù)在建筑行業(yè)的作用逐步上升，有些領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。BIM技術(shù)的出現(xiàn)將引發(fā)工程建設(shè)領(lǐng)域的第二次數(shù)字革命。BIM不僅帶來(lái)現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)步和更新?lián)Q代，也會(huì)影響生產(chǎn)組織模式和管理方式的變革，并將推動(dòng)人們思維模式的轉(zhuǎn)變。以上內(nèi)容就是“挑戰(zhàn)不可能!BIM在京張高鐵三條極難隧道中的應(yīng)用”，更多BIM熱點(diǎn)資訊/行業(yè)動(dòng)態(tài)敬請(qǐng)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校!也可點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。