1月20日，由中國鐵建所屬中鐵十四局集團施工的長沙地鐵3號線盾構隧道成功穿越目前國內(nèi)最長最復雜水下溶洞區(qū)，開創(chuàng)了國內(nèi)同類工程施工先河，標志著國內(nèi)水下隧道施工難度大、風險高的控制性難點成功攻克，為地鐵最終開通運營奠定了基礎。

搭設水上鋼平臺

長沙地鐵3號線穿越湘江巖溶發(fā)育區(qū)位于國家5A級景區(qū)橘子洲梅園內(nèi)及湘江西河汊，地處湘江水源二級保護地帶，總長為323米，主要為3億年前泥盆紀形成的石灰?guī)r及白堊紀形成的砂礫巖。該施工區(qū)域地質復雜，號稱“地質博物館”。巖溶區(qū)宛如一個巨大的蜂巢，溶洞見洞率高達80.6%，是普通巖溶區(qū)見洞率的幾倍，平均每隔1米就有一個溶洞，為國內(nèi)外罕見。整個橘子洲巖溶區(qū)溶洞及溶蝕空洞分布位置及深度無規(guī)律，構造形態(tài)不同，溶洞埋深最淺的2.5米，最深達22.46米，相當于8層樓高，每天約有4000立方米涌水。

“這是長沙地鐵施工中難度最為集中、巖溶地質最為復雜的區(qū)間，為了適應高水壓、長距離、大埋深和湘江復雜水下巖溶發(fā)育區(qū)的施工，有效控制地面沉降，保護好湘江水資源環(huán)境，項目選用了國內(nèi)先進的泥水平衡盾構?！敝需F十四局長沙地鐵3號線項目負責人師慶彬表示。項目先期對溶洞區(qū)進行地表注漿和江面注漿填充處理，溶洞區(qū)共計注漿鉆孔3000余根，注漿約8萬立方米。

穿越湘江溶洞區(qū)示意圖

項目部成立科技攻關小組，與中南大學、山東大學聯(lián)合，開展施工研究與科技攻關。聘請國內(nèi)知名專家對盾構穿越巖溶發(fā)育地段風險進行充分論證，最終確定了水上鋼平臺施工方案。中南大學教授、湖南省巖石力學與工程學會副理事長陽軍生表示，“江面搭設固定平臺直接處理，溶洞處理施工周期短，汛期影響小，對行洪影響小，施工風險低?！表椖坎客ㄟ^搭建近六千平方米的施工平臺，將溶洞處理由水上施工化為“陸地”施工等系列方案，有效解決了淺溶洞區(qū)鋼管樁打設的技術難題。

在掘進過程中，項目部聯(lián)合中南大學，采用神經(jīng)網(wǎng)絡預演盾構掘進參數(shù)，在盾構機內(nèi)增設超前探測鉆孔，對掘進前方進行至少15米的探測，有效規(guī)避了施工風險。項目通過加強渣樣對比分析、嚴格控制泥漿指標等措施，對掘進參數(shù)不斷總結和優(yōu)化；嚴格控制同步注漿，保證注漿壓力和注漿量，及時跟進二次注漿，提升盾構掘進管控水平。

此次盾構長距離成功穿越溶洞區(qū)，填補了泥水平衡盾構機使用的空白，對今后相同條件下的盾構施工技術管控具有重要意義，也為國內(nèi)類似水下長距離溶洞區(qū)條件下的工程施工提供了寶貴的經(jīng)驗。