穿越水下溶洞區(qū)，下穿既有運(yùn)營(yíng)線，長(zhǎng)沙地鐵3號(hào)線又有新突破

特約記者〡

穿越最復(fù)雜水下溶洞區(qū)

長(zhǎng)沙地鐵3號(hào)線一期工程阜埠河站至靈官渡站區(qū)間成功穿越目前國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)最復(fù)雜水下溶洞區(qū)，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)同類工程施工先河，這也標(biāo)志著長(zhǎng)沙地鐵已成功攻克3號(hào)線一期工程控制性難點(diǎn)，為3號(hào)線一期工程開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

阜埠河站～靈官渡站區(qū)間線路總長(zhǎng)2.65公里，盾構(gòu)施工中須穿越湘江、溶洞發(fā)育區(qū)和斷裂帶，區(qū)間線路長(zhǎng)、工期緊、地層及周邊環(huán)境復(fù)雜。湘江巖溶發(fā)育區(qū)位于國(guó)家5A級(jí)景區(qū)橘子洲梅園內(nèi)及湘江西河汊，地處湘江水源二級(jí)保護(hù)地帶，總長(zhǎng)為323米，主要為3億年前泥盆紀(jì)形成的石灰?guī)r及白堊紀(jì)形成的砂礫巖。該施工區(qū)域地質(zhì)復(fù)雜，號(hào)稱“地質(zhì)博物館”。巖溶區(qū)宛如一個(gè)巨大的蜂巢，溶洞見(jiàn)洞率高達(dá)80.6%，是普通巖溶區(qū)見(jiàn)洞率的幾倍，平均每隔1米就有一個(gè)溶洞，為國(guó)內(nèi)外罕見(jiàn)。整個(gè)橘子洲巖溶區(qū)溶洞及溶蝕空洞分布位置及深度無(wú)規(guī)律，構(gòu)造形態(tài)不同，大都為多層溶洞或多層溶蝕空洞，溶洞埋深最淺的為2.5米，溶洞最大洞高達(dá)22.46米，相當(dāng)于8層樓高。

這是長(zhǎng)沙地鐵施工中難度最為集中、巖溶地質(zhì)最為復(fù)雜的區(qū)間，下穿區(qū)段地層變化大，埋深大，水頭壓力高，必須保證盾構(gòu)機(jī)下穿湘江過(guò)程中不能出現(xiàn)冒頂、主軸承密封擊穿、隧道進(jìn)水等問(wèn)題。

面對(duì)巨大施工風(fēng)險(xiǎn)，長(zhǎng)沙地鐵組織各方在設(shè)備選型、水上巖溶處理等方面做了大量工作。為了適應(yīng)高水壓、長(zhǎng)距離、大埋深和湘江復(fù)雜水下巖溶發(fā)育區(qū)的施工，有效控制地面沉降，保護(hù)好湘江水資源環(huán)境，項(xiàng)目選用了國(guó)內(nèi)自主技術(shù)的泥水平衡盾構(gòu)。

同時(shí)，長(zhǎng)沙地鐵成立科技攻關(guān)小組，與中南大學(xué)聯(lián)合，開(kāi)展設(shè)計(jì)、施工研究與科技攻關(guān)，并聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)知名專家對(duì)盾構(gòu)穿越巖溶發(fā)育地段風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行多次反復(fù)論證，最終確定了水上鋼平臺(tái)江面注漿施工方案。江面搭設(shè)固定平臺(tái)直接處理，縮短了施工工期，減小了行洪和環(huán)保的影響。通過(guò)搭建近六千平方米的施工平臺(tái)，將溶洞處理由水上施工化為“陸地”施工等系列方案，有效解決了水下溶洞注漿處理的技術(shù)難題。江面注漿所在區(qū)域?yàn)橄娼幢Ｗo(hù)區(qū)，長(zhǎng)沙地鐵開(kāi)發(fā)溶洞復(fù)雜地層成孔新技術(shù)，同時(shí)通過(guò)對(duì)各種注漿材料的檢測(cè)、分析及實(shí)驗(yàn)，既起到很好的加固效果，又避免了對(duì)江水的污染。

在掘進(jìn)過(guò)程中，長(zhǎng)沙地鐵組織施工單位聯(lián)合中南大學(xué)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)演盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，有效指導(dǎo)盾構(gòu)后續(xù)地層參數(shù)設(shè)定；通過(guò)加強(qiáng)渣樣對(duì)比分析、嚴(yán)格控制泥漿指標(biāo)等措施，對(duì)掘進(jìn)參數(shù)不斷總結(jié)和優(yōu)化；嚴(yán)格控制同步注漿，保證注漿壓力和注漿量，及時(shí)跟進(jìn)二次注漿，提升盾構(gòu)掘進(jìn)管控水平。在盾構(gòu)穿越整個(gè)巖溶區(qū)的過(guò)程中，盾構(gòu)姿態(tài)控制良好，未出現(xiàn)盾構(gòu)“栽頭”和“陷落”等重大風(fēng)險(xiǎn)情況。

3號(hào)線一期工程阜埠河站至靈官渡站區(qū)間隧道全長(zhǎng)約2650米，是長(zhǎng)沙地鐵史上首次采用泥水平衡盾構(gòu)施工的區(qū)間，也是全國(guó)首個(gè)長(zhǎng)距離水下溶洞區(qū)盾構(gòu)施工的區(qū)間。此次盾構(gòu)成功穿越溶洞區(qū)填補(bǔ)了長(zhǎng)沙地鐵泥水平衡盾構(gòu)機(jī)使用的空白，對(duì)今后相同條件下的盾構(gòu)施工技術(shù)管控具有重要意義，也為類似水下溶洞區(qū)的加固和泥水平衡盾構(gòu)機(jī)的使用提供了寶貴堅(jiān)實(shí)的工程經(jīng)驗(yàn)。

水上鋼平臺(tái)圖

下穿重疊既有運(yùn)營(yíng)線路

兩條地鐵線路位置之間有多少種關(guān)系？最常見(jiàn)的一種就是兩條線路交叉，誕生了大家所熟知的換乘站。例如長(zhǎng)沙地鐵的1號(hào)線與2號(hào)線在五一廣場(chǎng)站“十”字相交，還有就是3號(hào)線與1號(hào)線在換乘站侯家塘站相重疊。

長(zhǎng)沙地鐵3號(hào)線一期工程靈官渡站～侯家塘站區(qū)間～東塘站區(qū)間總長(zhǎng)約2.04公里，與1號(hào)線在此盾構(gòu)區(qū)間中有近900米的重疊施工段，3號(hào)線盾構(gòu)施工需下穿已運(yùn)營(yíng)的1號(hào)線。其中，靈官渡-侯家塘區(qū)間需下穿1號(hào)線重疊段約721米，侯家塘站-東塘區(qū)間重疊段約114米。侯家塘站接收及始發(fā)段均為重疊段，區(qū)間隧道與1號(hào)線區(qū)間最小豎向凈距僅為5.5米，地面上是繁忙的勞動(dòng)西路，其盾構(gòu)施工難度在長(zhǎng)沙地鐵乃至全國(guó)尚屬首例。這也是國(guó)內(nèi)盾構(gòu)施工首次長(zhǎng)距離下穿重疊既有運(yùn)營(yíng)線路。

施工期間，為保證3號(hào)線盾構(gòu)的安全掘進(jìn)與1號(hào)線的安全運(yùn)營(yíng)，長(zhǎng)沙地鐵充分做好各項(xiàng)安全措施。在下穿地鐵1號(hào)線前，組織3號(hào)線建設(shè)公司、運(yùn)營(yíng)公司以及相關(guān)參建單位人員多次深入地鐵1號(hào)線隧道進(jìn)行全面排查，針對(duì)可能發(fā)生的滲漏水及裂縫情況做好加固和應(yīng)急預(yù)案。另外嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，確保通過(guò)時(shí)不出現(xiàn)機(jī)械故障。同時(shí)及時(shí)多次進(jìn)行二次注漿，注漿點(diǎn)主要集中于拱頂部位，嚴(yán)格控制注漿量和注漿壓力，最大限度降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

目前，長(zhǎng)沙地鐵3號(hào)線靈官渡站-侯家塘站區(qū)間雙線已成功下穿1號(hào)線，侯家塘站-東塘站區(qū)間左線也已完成下穿，右線將于2018年3月1日盾構(gòu)始發(fā)。

還要攻克哪些難題？

除了穿越幾億年形成的溶洞區(qū)和已運(yùn)營(yíng)的地鐵1號(hào)線，長(zhǎng)沙地鐵3號(hào)線還需要攻克哪些難題？

下穿武廣高鐵瀏陽(yáng)河隧道。湘龍站-星沙站區(qū)間盾構(gòu)下穿武廣高鐵瀏陽(yáng)河隧道，下穿高鐵隧道為全國(guó)首例。為盡量可能減少對(duì)高鐵隧道的影響，這也是3號(hào)線一期工程風(fēng)險(xiǎn)控制重中之重。

下穿京廣鐵路高架橋。烈士公園東站-絲茅沖站區(qū)間盾構(gòu)下穿京廣鐵路框架橋，框架橋?yàn)樗槭瘬Q填基礎(chǔ)，下部無(wú)樁基礎(chǔ)，盾構(gòu)施工難點(diǎn)極大，這也是3號(hào)線一期工程施工控制的難點(diǎn)。

石油管線遷改。星沙文體中心站-黃興大道站區(qū)間在東七路東側(cè)有中石油西氣東輸忠武線潛湘支線，必須對(duì)該管線需做永久遷改。目前，該管線遷改工作已經(jīng)取得了巨大進(jìn)展，新改遷管道基本完成敷設(shè)，新管道與盾構(gòu)交叉的位置已經(jīng)做好了專項(xiàng)保護(hù)，預(yù)計(jì)2018年3月可正式完成此管線遷改。

3號(hào)線一期工程全長(zhǎng)約36.5公里，起至坪塘站，穿過(guò)湘江，進(jìn)入侯家塘、東塘等城市核心商圈，與2號(hào)線、1號(hào)線分別換乘于長(zhǎng)沙火車站、侯家塘站，止于龍角路站。工程穿越長(zhǎng)沙市岳麓區(qū)、天心區(qū)、雨花區(qū)、芙蓉區(qū)、開(kāi)福區(qū)和長(zhǎng)沙縣，共設(shè)車站25座，全部為地下線。目前除侯家塘站在1號(hào)線施工時(shí)同步完成，剩余24個(gè)站點(diǎn)中，15座車站已經(jīng)完成主體結(jié)構(gòu)施工，22臺(tái)盾構(gòu)機(jī)正在掘進(jìn)，10個(gè)區(qū)間雙線貫通。