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(gòu)隧道成功穿越目前國內(nèi)最長最復(fù)雜水下溶洞區(qū)，開創(chuàng)了國內(nèi)同類工程施工先河，標(biāo)志著國內(nèi)水下隧道施工難度大、風(fēng)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(chǔ)。

搭設(shè)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(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，號稱“地質(zhì)博物館”。巖溶區(qū)宛如一個巨大的蜂巢，溶洞見洞率高達(dá)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(gòu)造形態(tài)不同，溶洞埋深最淺的2.5米，最深達(dá)22.46米，相當(dāng)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(zhì)最為復(fù)雜的區(qū)間，為了適應(yīng)高水壓、長距離、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(gòu)。”中鐵十四局長沙地鐵3號線項目負(fù)責(zé)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(guān)小組，與中南大學(xué)、山東大學(xué)聯(lián)合，開展施工研究與科技攻關(guān)。聘請國內(nèi)知名專家對盾構(gòu)穿越巖溶發(fā)育地段風(fēng)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(xué)教授、湖南省巖石力學(xué)與工程學(xué)會副理事長陽軍生表示，“江面搭設(shè)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(fēng)險低。”項目部通過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(shè)的技術(shù)難題。

在掘進過程中，項目部聯(lián)合中南大學(xué)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)演盾構(gòu)掘進參數(shù)，在盾構(gòu)機內(nèi)增設(shè)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(fēng)險。項目通過加強渣樣對比分析、嚴(yán)格控制泥漿指標(biāo)等措施，對掘進參數(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，及時跟進二次注漿，提升盾構(gòu)掘進管控水平。

此次盾構(gòu)長距離成功穿越溶洞區(qū)，填補了泥水平衡盾構(gòu)機使用的空白，對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。