穿越水下溶洞區(qū)，下穿既有運營線，長沙地鐵3號線又有新突破

特約記者〡

穿越最復雜水下溶洞區(qū)

長沙地鐵3號線一期工程阜埠河站至靈官渡站區(qū)間成功穿越目前國內最長最復雜水下溶洞區(qū)，開創(chuàng)了國內同類工程施工先河，這也標志著長沙地鐵已成功攻克3號線一期工程控制性難點，為3號線一期工程開通試運營奠定了堅實的基礎。

阜埠河站～靈官渡站區(qū)間線路總長2.65公里，盾構施工中須穿越湘江、溶洞發(fā)育區(qū)和斷裂帶，區(qū)間線路長、工期緊、地層及周邊環(huán)境復雜。湘江巖溶發(fā)育區(qū)位于國家5A級景區(qū)橘子洲梅園內及湘江西河汊，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，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22.46米，相當于8層樓高。

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，下穿區(qū)段地層變化大，埋深大，水頭壓力高，必須保證盾構機下穿湘江過程中不能出現(xiàn)冒頂、主軸承密封擊穿、隧道進水等問題。

面對巨大施工風險，長沙地鐵組織各方在設備選型、水上巖溶處理等方面做了大量工作。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，項目選用了國內自主技術的泥水平衡盾構。

同時，長沙地鐵成立科技攻關小組，與中南大學聯(lián)合，開展設計、施工研究與科技攻關，并聘請國內知名專家對盾構穿越巖溶發(fā)育地段風險進行多次反復論證，最終確定了水上鋼平臺江面注漿施工方案。江面搭設固定平臺直接處理，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，有效解決了水下溶洞注漿處理的技術難題。江面注漿所在區(qū)域為湘江水源保護區(qū)，長沙地鐵開發(fā)溶洞復雜地層成孔新技術，同時通過對各種注漿材料的檢測、分析及實驗，既起到很好的加固效果，又避免了對江水的污染。

在掘進過程中，長沙地鐵組織施工單位聯(lián)合中南大學，采用神經(jīng)網(wǎng)絡預演盾構掘進參數(shù)，有效指導盾構后續(xù)地層參數(shù)設定；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。在盾構穿越整個巖溶區(qū)的過程中，盾構姿態(tài)控制良好，未出現(xiàn)盾構“栽頭”和“陷落”等重大風險情況。

3號線一期工程阜埠河站至靈官渡站區(qū)間隧道全長約2650米，是長沙地鐵史上首次采用泥水平衡盾構施工的區(qū)間，也是全國首個長距離水下溶洞區(qū)盾構施工的區(qū)間。此次盾構成功穿越溶洞區(qū)填補了長沙地鐵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，也為類似水下溶洞區(qū)的加固和泥水平衡盾構機的使用提供了寶貴堅實的工程經(jīng)驗。

水上鋼平臺圖

下穿重疊既有運營線路

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

長沙地鐵3號線一期工程靈官渡站～侯家塘站區(qū)間～東塘站區(qū)間總長約2.04公里，與1號線在此盾構區(qū)間中有近900米的重疊施工段，3號線盾構施工需下穿已運營的1號線。其中，靈官渡-侯家塘區(qū)間需下穿1號線重疊段約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號線區(qū)間最小豎向凈距僅為5.5米，地面上是繁忙的勞動西路，其盾構施工難度在長沙地鐵乃至全國尚屬首例。這也是國內盾構施工首次長距離下穿重疊既有運營線路。

施工期間，為保證3號線盾構的安全掘進與1號線的安全運營，長沙地鐵充分做好各項安全措施。在下穿地鐵1號線前，組織3號線建設公司、運營公司以及相關參建單位人員多次深入地鐵1號線隧道進行全面排查，針對可能發(fā)生的滲漏水及裂縫情況做好加固和應急預案。另外嚴格控制盾構掘進參數(shù)，確保通過時不出現(xiàn)機械故障。同時及時多次進行二次注漿，注漿點主要集中于拱頂部位，嚴格控制注漿量和注漿壓力，最大限度降低施工風險。

目前，長沙地鐵3號線靈官渡站-侯家塘站區(qū)間雙線已成功下穿1號線，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)和已運營的地鐵1號線，長沙地鐵3號線還需要攻克哪些難題？

下穿武廣高鐵瀏陽河隧道。湘龍站-星沙站區(qū)間盾構下穿武廣高鐵瀏陽河隧道，下穿高鐵隧道為全國首例。為盡量可能減少對高鐵隧道的影響，這也是3號線一期工程風險控制重中之重。

下穿京廣鐵路高架橋。烈士公園東站-絲茅沖站區(qū)間盾構下穿京廣鐵路框架橋，框架橋為碎石換填基礎，下部無樁基礎，盾構施工難點極大，這也是3號線一期工程施工控制的難點。

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

3號線一期工程全長約36.5公里，起至坪塘站，穿過湘江，進入侯家塘、東塘等城市核心商圈，與2號線、1號線分別換乘于長沙火車站、侯家塘站，止于龍角路站。工程穿越長沙市岳麓區(qū)、天心區(qū)、雨花區(qū)、芙蓉區(qū)、開福區(qū)和長沙縣，共設車站25座，全部為地下線。目前除侯家塘站在1號線施工時同步完成，剩余24個站點中，15座車站已經(jīng)完成主體結構施工，22臺盾構機正在掘進，10個區(qū)間雙線貫通。