地鐵3號線過海段海底隧道開挖時的畫面。(資料圖本報記者 王協云 攝)

  下穿仙岳山的地鐵3號線“人湖區間”施工時的畫面。 (廈門軌道集團 供圖)

  本報記者 吳海奎 林欽圣

  通訊員 林  業

  廈門地鐵3號線本月底開通運營,屆時,當您乘坐地鐵從廈門火車站到翔安蔡厝站,在不到一個小時的車程內,除了感覺舒適、便捷、安全外,似乎覺察不出隧道與隧道之間有什么太大區別。

  其實,在不知不覺中,地鐵3號線隧道已經先后穿越了筼筜湖、仙岳山、大海等天塹鴻溝,為了打通這條“跨海過湖穿山”的地鐵隧道,歷時近五年,建設者們攻克了一個又一個國內罕見的工程難題,付出了常人難以想象的艱辛。

  過湖穿山

  邀請專家

  “遠程會診”

  讓土體變硬 保施工安全

  地鐵3號線湖濱東路站至體育中心站盾構區間,需要下穿筼筜湖。其中,左線穿湖長度110米,右線穿湖長度141米。過湖段距離雖然不算長,但存在淤泥、礫沙、殘積砂質性黏土和全風化花崗巖等地質現象。

  該盾構區間隧道距離湖底埋深僅十余米,而且覆土主要為砂質土,非常松軟。“過湖段采用的是土壓平衡盾構機,掘進過程中,如何保證土倉壓力,防止上方壓力過小,導致發生突泥涌水,是這一區間的施工難點。”廈門軌道交通集團建設分公司土建資深技術主管黃建勇說。

  為確保盾構下穿筼筜湖施工安全,廈門軌道集團邀請專家論證,制訂施工方案,開展桌面演練,研究如何讓土體“由軟變硬”。

  下穿筼筜湖期間,為避免引起沉降,施工單位增加同步注漿量,每環確保注漿量保持在5至5.5立方米,通過注漿,使管片在脫離出盾尾后盡快實現穩定。此外,施工單位還將跟蹤注漿作為盾構推進的常態化工序,以彌補同步注漿層和地層之間的間隙。

  在盾構機掘進過程中,刀盤壓力、掘進速度等盾構參數通過智能傳輸設備,實時回傳到地面監控中心,身在外省的國內權威專家也能參與“遠程會診”,為施工提供指導意見。最終,盾構機安全順利地穿過了筼筜湖。

  地鐵3號線人才中心站至湖里公園站區間全長1868米,需穿過仙岳山、仙岳路高架橋、仙岳隧道、蓮岳隧道等,途經路段4次穿越斷層破碎帶,巖石較多,不適合用盾構機掘進,只能采用難度更大、速度更慢的礦山法施工。

  中國中鐵廈門地鐵3號線2標總工程師袁博介紹說,為加快進度,施工時采用兩端向中間開挖的方式,增加了2個工作面,施工過程中還克服了環保要求高、周邊居民密集影響大、地質情況變化大、地下管線復雜等諸多困難,最終順利實現了穿過了仙岳山。

  經過既有地鐵、鐵路和商場

  采用逆做法施工

  商場營業實現“零干擾”

  作為廈門的第三條地鐵,地鐵3號線在開挖過程中,要穿過運營中的地鐵1號線、2號線和鐵路,容不得半點閃失。

  “在施工前,我們要對方案進行反復論證,同時,在地鐵、鐵路軌行區布置監測點,提前采集數據,在施工過程中加密監測,確保及時發現異常情況、及時處置。” 黃建勇介紹說,最終,地鐵3號線安全穿過既有地鐵、鐵路等,未對運營產生任何影響。

  地鐵3號線廈門火車站下穿段位于廈禾路梧村地下商業街正下方,其頂板距梧村地下商業街底板僅2.3米,采用臺階法開挖,開挖后梧村地下商業街底板將全部暴露。

  為了確保地下商業街的安全,該段施工采用了逆做法施工,也就是先做頂板,從上往下做結構。由于地下商業街的支撐樁基正好位于地鐵隧道區域,工程人員對其動了“換骨手術”,將樁基進行托換,“手術”過程中沉降控制要求嚴格,技術難度大,安全風險高。最終,“手術”成功,對梧村地下商業街營業實現了“零干擾”。

  地鐵3號線廈門火車站至湖濱東路站區間位于老市區,地面交通繁忙,地下管線復雜,周邊建筑密集。該區間有不少原有建筑遺留的錨索未清除,可能侵入地鐵隧道,影響盾構機的正常掘進。在盾構機掘進前,工程人員采取措施,將錨索拔除。

  廈門火車站、湖濱東路站基坑石方需采用爆破輔助開挖,基坑距離周邊小區、商業大廈較近。工程人員投入了數碼電子雷管,有效控制爆破震速,提高了作業工效。

  事實上,地鐵3號線的工程難點遠不止這些。惟其艱難,方顯勇毅;惟其磨礪,始得玉成,建設者們用毅力、汗水和智慧,澆鑄出這條“一路向東、跨島筑夢”的精品工程、民心工程。

  跨海掘進

  地質復雜多變

  多個工藝工法破難題

  地鐵3號線工程施工難度最大、風險最高的,當屬跨海段,它一頭連著島內的湖里區五緣灣,一頭連著翔安區劉五店。

  地鐵3號線跨海段海域區間長約4公里,長度約為地鐵2號線海底隧道的1.4倍,存在著多個風化槽、風化囊、基巖突起等地質現象,堪稱國內地質情況最復雜的海底地鐵隧道之一,也是全國首條采用“礦山+盾構”工法組合施工的海底地鐵隧道。

  “正是因為地質復雜多變,僅用一種工法難以應對,且風險極大。我們因地制宜選擇兩種工法組合,可以充分利用工法的優勢,更好地控制風險。”廈門軌道交通集團建設分公司副總工程師劉典基說。

  靠近廈門島內側的2.6公里海域段,微風化花崗巖多,采用礦山法施工。該工段分布著大小不均的9條風化槽。“風化槽是海底巖層因風化作用形成的深坑,如同外脆內軟的夾心餅干,一旦有外力輕輕一碰,就有可能破碎。而且風化槽與海水相連,極易產生涌水突泥及坍塌,風險極大。”劉典基介紹說。

  穿越風化槽時,參建單位通過超前地質預報準確掌握地質情況,采用提前注射雙液漿的方式,將風化槽固結,再進行爆破開挖。爆破時,要精確使用炸藥,一次爆破僅能開挖0.5米,猶如在“刀尖上跳舞”。

  在礦山法段開挖過程中,巖石裂隙中的海水(裂隙水)會源源不斷噴入隧道內,工程人員共抽排了1000萬立方米的裂隙水。此外,施工隧道狹窄、悶熱、潮濕、海水腐蝕性強等不利條件,都極大考驗著施工人員的體力和意志。施工高峰期時,最多有上千名工人、數百臺機械、車輛在隧道內同時作業。

  靠翔安側的1.4公里海域段軟弱地層多,采用泥水盾構法施工。該區間要穿越長距離的富水砂層、孤石及上軟下硬地層、硬巖段,這對最怕“軟硬不均”地質的盾構機來說,也是一大風險點。

  超高壓條件下更換磨損的刀具作業是地鐵3號線過海盾構掘進施工中遇到的最大挑戰。其中一次,施工人員實施了高達5.38個標準大氣壓條件下的非飽和氣壓換刀作業,創造了過海泥水盾構掘進施工國內最新紀錄。

  在盾構法施工過程中,廈門軌道集團和中國中鐵先后創新了“近海域全斷面砂層盾構始發”“非飽和氣壓換刀”“洞內盾構機棄殼解體”“海域全風化花崗巖地層凍結施工聯絡通道”等多個工藝工法,實現了行業多項技術零的突破。

  (廈門日報)