難點工程——蘭州地鐵建設攻克“世界級施工難題”

2014年3月28日，蘭州軌道交通1號線一期工程全線開工建設。施工過程中面臨的紅砂岩地質、盾構穿越黃河、側穿小西湖立交橋、穿越地質斷層和密集建構築物、管線遷改、拆遷等難題。

歷時5年的施工建設實屬不易，這些難啃的骨頭最終都被蘭州地鐵“基石”——偉大的建設者一一攻克。

^{地鐵全面開建施工現場}

難題一：突破紅砂岩地質

2016年，在蘭州軌道交通1號線一期工程建設關鍵階段，有4座車站遭遇紅砂岩地質條件，分別是蘭州大學站、西關什字站、東方紅廣場站、五里鋪站。其中，五里鋪站受紅砂岩地質影響最大。

那麼，讓施工單位“聞風變色”的紅砂岩地質，究竟有何可怕之處？

當年，承建盤旋路站的中鐵一局項目部經理魯佩林告訴蘭州晨報記者，紅砂岩地質會隨著風化程度、乾溼循環而發生顯著的變化。以盤旋路站的施工為例，由於施工場地狹窄，基坑開挖過程中遇到紅砂岩地層，沒有遇水時土層堅硬如岩石，“大挖機下不去，小挖機挖不動。”而一旦遇水，則迅速變軟、膨脹，進而成為流沙，沒有任何承載力，稍有不慎便出現地表沉降、湧砂湧水。

^{地鐵廣場站施工}

據當年施工單位中鐵港航局項目部總工程師盛其林介紹，五里鋪站是受紅砂岩地質影響最大的車站。盤旋路站在開挖之初，參建各方曾預料此處的紅砂岩並不透水，但開挖至11米以下後(地面以下5米為雜填土層、6-11米為卵石層)，就遇到紅砂岩地層，且滲水量極大。為確保基坑安全，施工過程中項目部採取注漿封堵、坑外坑內同時降水等措施，經過長達2個月的緩慢挖掘，終於完成車站主體基坑的開挖。

因滲水量巨大，五里鋪站主體施工工期延後長達半年，五里鋪站是受紅砂岩地質影響最大的車站。按照既定工期，五里鋪站計劃在2015年5月底基坑西端頭開挖見底，並開始底板澆築，年底實現主體結構封頂。但在紅砂岩地質“反覆折騰”的情況下，工期已大大拖延。

2015年4月，該站開始基坑開挖，至5月中旬開挖至地下15米之後，即遇到紅砂岩滲水狀況。“一開始還沒有太重視，但隨著開挖深度不斷增加，問題越來越嚴重，施工面從滲水轉向流水，甚至出現流沙，機械操作極為不便，渣土車無法下到基坑。”如果問題得不到及時處置，基坑側壁很可能出現空洞，進而導致周邊道路沉降，施工風險進一步加大。

中鐵港航局項目部黨工委書記潘家文直言，受局部拆遷滯後影響，該站東端頭圍護樁結構一直沒有施工，在其他部位封堵嚴密的情況下，地下水湧向車站東端頭並持續深入基坑。盛其林告訴記者，經過反覆的摸索和專家們多次親臨現場指導，中鐵港航局項目部逐漸摸索出一套行之有效的應對紅砂岩地質難題的施工經驗，總結起來就是“攔、截、堵、排、降”。

為組織地下水滲透，該項目部首先在沒有封閉的車站東端頭設置40根深度超過22米的止水樁，對湧向東端頭的水流進行阻攔。同時，在車站基坑側壁的漏水處通過塞土工布、黑心棉等填充物，截斷沙土顆粒的流動。並在基坑外採取持續注漿措施，將用水堵在基坑之外。

另外，對於已經滲入的地下水，則在基坑內每20米設置一處收水井，通過排水溝將水流排入收水井，隨後通過水泵抽出。

此外，在基坑未開挖部分，將原本深度為16米的降水井全部加深至33米，超過基坑底部7米，並在基坑內設置清理井點，最後將降水井內的積水全部抽出。

最大的難題已經解決，紅砂岩地質難題被克服，施工恢復正常。

難題二：盾構機四穿黃河

2016年12月27日，是蘭州軌道交通建設者值得銘記的一天。

上午9時許，在歷經6個月艱苦施工後，隨著“金城4號”盾構機順利抵達黃河北岸中間風井，蘭州軌道交通1號線一期第四次下穿黃河工程——深安大橋南至蘭州城市學院（省科技館）盾構下穿黃河區間成功貫通。這標誌著蘭州軌道交通項目建設一舉成功攻克國內城市軌道交通工程下穿黃河這一“世界級施工難題”。四次下穿黃河這一節點性工程的圓滿完成，為蘭州軌道交通1號線一期工程全線建成奠定了堅實基礎。

蘭州軌道交通1號線一期工程中，深安大橋南至蘭州城市學院（省科技館）盾構下穿黃河區間、蘭州海關至馬灘盾構下穿黃河區間為全線施工難度最高、安全風險係數最大、施工工藝最為複雜的區間隧道，國內專家現場調研後，定義為“世界級施工難題”。

^{地鐵首次下黃河}

四穿黃河隧道主體結構均位於黃河河面下40餘米，河床下23米至26米之間，地質、水文條件複雜，其中河床下卵石含量高達81.95%，卵石強度高達200兆帕，再加上黃河卵石地層結構鬆散，透水性強，在掘進過程中，極易出現河床坍塌，甚至冒頂透水等重大風險。尤其是黃河中上游地區，此類大埋深、高水壓、多漂石的水下作業雖有諸多施工方案，但僅有理論支撐，並無實際施工經驗可借鑑，同時，黃河中上游地區因受到數百年來地下結構變化、地層自身運動等原因，導致穿越長江、淮河、大型湖泊及近海的施工工藝無法直接使用，盾構穿越黃河施工可謂是一項“從零開始的工程”。

為徹底攻克這一難關，蘭州軌道交通公司邀請中國工程院院士、防護工程及地下工程專家錢七虎等到施工現場“問診把脈”，並在施工中不斷摸索，制訂出了符合實際的施工方案，連續攻克重重困難，按照工程計劃，圓滿完成盾構下穿黃河區間隧道施工，實現了國內城市軌道交通工程下穿黃河零的突破。

文丨甘肅新媒體集團·掌上蘭州記者 徐靜雯

圖丨甘肅新媒體集團·掌上蘭州首席記者 裴強

編輯丨楊倩雲