1月20日，由中國鐵建所屬中鐵十四局集團施工的長(cháng)沙地鐵3號線(xiàn)盾構隧道成功穿越目前國內最長(cháng)最復雜水下溶洞區，開(kāi)創(chuàng )了國內同類(lèi)工程施工先河，標志著(zhù)國內水下隧道施工難度大、風(fēng)險高的控制性難點(diǎn)成功攻克，為地鐵最終開(kāi)通運營(yíng)奠定了基礎。

搭設水上鋼平臺

長(cháng)沙地鐵3號線(xiàn)穿越湘江巖溶發(fā)育區位于國家5A級景區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(cháng)為323米，主要為3億年前泥盆紀形成的石灰巖及白堊紀形成的砂礫巖。該施工區域地質(zhì)復雜，號稱(chēng)“地質(zhì)博物館”。巖溶區宛如一個(gè)巨大的蜂巢，溶洞見(jiàn)洞率高達80.6%，是普通巖溶區見(jiàn)洞率的幾倍，平均每隔1米就有一個(gè)溶洞，為國內外罕見(jiàn)。整個(gè)橘子洲巖溶區溶洞及溶蝕空洞分布位置及深度無(wú)規律，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(cháng)沙地鐵施工中難度最為集中、巖溶地質(zhì)最為復雜的區間，為了適應高水壓、長(cháng)距離、大埋深和湘江復雜水下巖溶發(fā)育區的施工，有效控制地面沉降，保護好湘江水資源環(huán)境，項目選用了國內先進(jìn)的泥水平衡盾構?！敝需F十四局長(cháng)沙地鐵3號線(xiàn)項目負責人師慶彬表示。項目先期對溶洞區進(jìn)行地表注漿和江面注漿填充處理，溶洞區共計注漿鉆孔3000余根，注漿約8萬(wàn)立方米。

穿越湘江溶洞區示意圖

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(kāi)展施工研究與科技攻關(guān)。聘請國內知名專(zhuān)家對盾構穿越巖溶發(fā)育地段風(fēng)險進(jìn)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(huì )副理事長(cháng)陽(yáng)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(fēng)險低?！表椖坎客ㄟ^(guò)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鋼管樁打設的技術(shù)難題。

在掘進(jìn)過(guò)程中，項目部聯(lián)合中南大學(xué)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )預演盾構掘進(jìn)參數，在盾構機內增設超前探測鉆孔，對掘進(jìn)前方進(jìn)行至少15米的探測，有效規避了施工風(fēng)險。項目通過(guò)加強渣樣對比分析、嚴格控制泥漿指標等措施，對掘進(jìn)參數不斷總結和優(yōu)化；嚴格控制同步注漿，保證注漿壓力和注漿量，及時(shí)跟進(jìn)二次注漿，提升盾構掘進(jìn)管控水平。

此次盾構長(cháng)距離成功穿越溶洞區，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(shù)管控具有重要意義，也為國內類(lèi)似水下長(cháng)距離溶洞區條件下的工程施工提供了寶貴的經(jīng)驗。