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港鐵善用科技與創新思維應對古洞站的施工挑戰

22 - 12 - 2023

東鐵綫古洞站工程已於去年九月順利展開,目標於2027年完工。新車站設於上水站及落馬洲站之間,未來更會升級成為轉車站,乘客將可在此輕鬆轉乘東鐵綫及北環綫。立即觀看東鐵綫古洞站建造挑戰短片,了解在營運中的鐵路隧道上興建新車站的難度有多高!


觀看更多:東鐵綫古洞站知多啲短片(精華版)


服務未來新發展區 配合周邊新發展

東鐵綫古洞站位處未來古洞北新發展區的市中心,落成後將成為區內公共交通運輸樞紐,帶動地區人口流動。作為服務未來新發展區的全新車站,工程團隊在設計時須確保車站具高通達性以及與周邊社區保持高連通性。此外,因應古洞站工地周邊多個新發展項目正同步進行工程,各工程項目之間須協調整合,方能順利推展,例如協調各工地車流以減少對社區交通的累積影響。

古洞站設計將與站外擬建的公共空間融合,更設有天窗及挑高天篷,以加強室內的自然光及空氣流通,打造舒適的乘車及社區環境。

進入古洞站3D虛擬導覽


首次採用雲端綜合數碼共用平台 即時更新規劃及設計

為應對各種規劃及設計上的改變,東鐵綫古洞站率先採用雲端綜合數碼共用平台(CDE),是港鐵首個全面使用該技術推展的項目,並藉此於2023年11月榮獲「香港建造業CDE-綜合數碼共用平台大獎」銅獎。此平台結合了數碼化工程資訊、建築資訊模型(BIM)及「聊天室」功能,為團隊提供一個配有3D立體影像的虛擬空間,讓他們能實時分享及分析建築資訊並隨時隨地溝通,方便多方協作並作出調整。

CDE具「大內總管」功能,助團隊輕鬆管控工作進度。


全港首個於營運中的鐵路隧道上興建的新站

興建古洞站涉及在現有隧道結構進行一系列的大型工程,例如將現有隧道改造以作車站用途,包括興建隧道層的月台、上一層的大堂、地面的出入口、鐵路附屬設施,以及安裝、測試及調試機電設備和系統等。

興建古洞站時,工程團隊須面對三大施工挑戰,首兩個挑戰均與於營運中的鐵路隧道興建新車站有關,包括日間要在有列車運作的鐵路隧道結構上施工,以及要把握有限的夜間非行車時間於隧道結構內進行部分工序。而第三個挑戰則是關於有限的工地範圍。為應對這些挑戰,工程團隊積極採用各種新科技,靈活應對。


施工期間保持隧道結構穩定

要於現有營運中的鐵路隧道上興建新車站極具挑戰性。東鐵綫古洞站隧道是一個深入地底約20米(約6層樓高)的箱形結構,上方須靠泥土覆蓋抵銷地下水的浮力,以保持隧道結構穩定。

新車站將以「明挖回填」方法建造,期間工程團隊須挖掘及移除覆蓋隧道的泥土,同時架設金屬支架支撐兩側泥土的重量以固定地面,並精確控制地下水位及持續監察隧道結構的狀況,確保鐵路運作不受影響。待新車站建造工程完成後,再以泥土重新覆蓋隧道。


精密隧道監察系統 調節及控制地下水位

建造落馬洲支綫時,工程人員已在箱形結構下安裝了「板下排水系統」,以人手監察及控制地下水位。我們經過反覆勘探及測試後,加設各項保護隧道結構的措施,以提升調控及監察地下水位的精密度,包括應用全新自動地下水壓調節系統。此系統能自動感測水壓,並按預設水平自動開關水閘,有效及準確地控制地下水位,並設有閉路電視實時監控水位,若水位迅速上升或超過一定水平時,系統會發送警報,相關人員可迅速採取相應行動。

工程團隊亦已於約500米長的古洞站隧道段安裝自動監察系統及超過200個監控點,實時監測施工期間的隧道結構狀況,精準程度更達至微米。


工程資訊數碼化 全面採用建築資訊模型(BIM)技術

為了提高整個建築工程的效率,各團隊會在BIM 3D模型上預視及預演各項施工流程,例如在展開挖掘工程前,規劃金屬支架於地底所擺放的位置、支架所採用的物料及重量等,令工程及工序得以更有效及更精準地完成。

各專業領域的團隊利用BIM規劃古洞站挖掘工程的各項工序,包括在BIM 3D模型上預演架設金屬支架(圖中綠色部分)工序,支撐兩側泥土的重量以固定地面。

CDE及BIM讓團隊在設計及施工階段,及早偵測各專業領域可能會發生的不協調情況,即時商討和解決問題,避免日後需額外時間及資源重新設計及規劃。

例如,不少古洞站的工序要在地底進行,以往我們需要在現場依靠不同2D建築圖,判斷地下有否公用設施(如水、電、煤氣管道)及它們的狀況,再規劃在附近進行的工序,例如在什麼位置要用人手進行挖掘,以保護地下公用設施在工程期間不受影響等。現時,我們會利用BIM預先立體透視地下公用設施的深度、準確位置、附近其他建構物的位置等等,並實時在BIM上作出調整,提早準確地計劃工序。

團隊亦具前瞻性,將BIM技術應用在公眾溝通層面,讓不同持份者預覽未來新車站的内外佈局。團隊更率先利用3D建築模型,向殘疾人士團體展示模擬車站設計,提早讓他們了解未來車站的無障礙設施,此舉措獲得殘疾人士團體的支持和讚賞。


應用4D視覺化及測量法 規劃施工及監控進度

為配合東鐵綫日常行車及晚上的檢查和維修時間,工程團隊只能在每星期的個別晚上,即凌晨收車後至翌日開車前的部分非行車時段,進行建造新車站的多項複雜工序。工程團隊須在施工前先為現有鐵路設施進行保護工程,並於非行車時間完成當晚工序後檢查現有隧道及鐵路設施情況,確保翌日早上行車不受影響,達至維持列車日常服務,同時分秒必爭地推進工程。為充分掌握工程進度,我們在BIM 3D模型加上時間軸,令工程時間表及進度一目了然,並以4D視覺全方位監控各個工序是否能夠按原定時間完成。在建造期間,我們亦會利用4D攝影測量法,以互動圖表功能協助認證和追蹤施工進度。

4D圖像讓團隊更清晰掌握施工進度,若工程期間出現不可控制的因素而需要重新安排工序及施工計劃時,相關更新可更快速進行。


改善電源接駁系統 增加可進行工程的非行車時間 

為增加可用作新車站建造工程的非行車時間,工程團隊正改善電源接駁系統,達至分區供電,讓落馬洲支綫的供電系統可獨立於東鐵綫主綫。現時,若工程團隊須於非行車時間內進入古洞站隧道範圍進行工程,必須待當日兩個路段的列車服務完結,以及進行「隔電」後,才可進入相關位置進行工程。

未來,當電纜改道工程完成後,工程團隊可在落馬洲支綫收車後,先獨立為落馬洲支綫路段「隔電」,在確保安全斷電後開始古洞站的建造工程,而上水站至羅湖站的路段則可繼續行車。


善用鐵路運輸建新站

由於東鐵綫古洞站的施工範圍只限於興建落馬洲支綫時所預留的土地,工地內能夠進行大型工程、擺放機械及讓工程團隊和大型車輛出入的空間均十分有限。工地範圍內的大部分行車道只能容納一輛大型工程車輛行駛,多於一輛車輛出入時必須運用避車處。因此,單靠路面運輸會嚴重窒礙工程進度。

為提供更多施工空間,項目將首次以鐵路經羅湖編組站將新車站建造工程的建築物料運送至古洞站工地,節省運輸時間。工程團隊同時亦會增加工程機車,善用鐵路軌道運送物資。

羅湖編組站將進行改造工程以配合古洞站工程,包括建造一條新的側綫及上落貨處,工程機車可從新增設的側綫經羅湖編組站將各類建築材料運往/離古洞站工地。


採用預製組件及裝配式設計(DfMA)和組裝合成建築法(MiC)

此外,我們已經識別條件合適的工序及組件,透過「先裝後嵌」的概念,先在工場預製,再把完成的預製組件運送到工地裝嵌,儘可能減少現場施工的程序和增加工地空間,以及縮短設計和施工之間的準備時間,亦可減低在工地内產生的聲量、廢物、塵埃、污水等,令工程更符合可持續發展原則。

古洞站已計劃會運用預製組件建造的部分包括站內的樓梯結構、天花板組件、鐵路隧道上的通風管道、月台踏板等。


為了進一步提升工地安全及安全管理文化、加強品質保證及工程進度監控,團隊積極打造「智能工地」,並正在古洞站的工地上應用各種智能裝置,例如軌道物件偵測系統、智能穿戴式裝置及虛擬實境安全訓練等,5G Wi-Fi更覆蓋整個工地範圍。

工程落成後將配合未來的北環綫推動北部都會區發展,成為香港策略性發展的一個重要組成部分。


註:車站名稱僅為工作名稱。圖像只作概念展示用途,展示內容亦僅供參考。