近日，備受關(guān)注的福州地鐵4號(hào)線后通段傳來(lái)喜訊，洪塘站至金牛山站區(qū)間(以下簡(jiǎn)稱“洪金區(qū)間”)右線盾構(gòu)已順利穿過(guò)地底第二座“大山”，右線盾構(gòu)掘進(jìn)總體進(jìn)度突破64%，意味著距離4號(hào)線后通段全線貫通又邁進(jìn)了重要一步。

洪金區(qū)間過(guò)江段位于兩條地質(zhì)斷裂帶交會(huì)處，右線隧道(下游)全長(zhǎng)1185.42米，需穿越地下三座堅(jiān)硬如鋼又支離破碎的“大山”，涉及27種地層，21種隧道斷面，共66種地質(zhì)組合形式，地質(zhì)條件十分復(fù)雜，是國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)的高難度盾構(gòu)區(qū)間，該處施工被中國(guó)工程院盧耀如院士稱為世界級(jí)的施工難題。

福州地鐵4號(hào)線洪金區(qū)間

江面6次出現(xiàn)冒泡險(xiǎn)情

工人們431個(gè)日夜輪班作業(yè)

據(jù)上海隧道工程有限公司福州地鐵4號(hào)線1標(biāo)盾構(gòu)經(jīng)理徐征杰介紹，洪金區(qū)間右線隧道穿越的第二座地下“大山”處于兩條斷裂帶交會(huì)處最中心區(qū)域，盾構(gòu)施工難度極高。

“這里地層的巖石異常破碎，盾構(gòu)刀盤剛開(kāi)始切削巖石，就發(fā)生大量碎石垮塌掉入開(kāi)挖倉(cāng)內(nèi)堵塞環(huán)流，砸傷盾構(gòu)機(jī)刀具和攪拌棒等部件，造成盾構(gòu)機(jī)趴窩，無(wú)法前進(jìn)。再加上斷面內(nèi)有輝綠巖脈的侵入，正面巖層嚴(yán)重風(fēng)化，巖層自穩(wěn)能力差，遇水軟化極易形成大泥團(tuán)塌落，堵塞盾構(gòu)機(jī)的前閘門造成停機(jī)。長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)會(huì)導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)頂部出現(xiàn)空洞，嚴(yán)重時(shí)與江水發(fā)生連通，引發(fā)江面冒泡險(xiǎn)情。”徐征杰說(shuō)，在第二座山掘進(jìn)期間共出現(xiàn)6次江面冒泡險(xiǎn)情，如果處置不得當(dāng)將導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)受困，江水回灌入隧道，造成危害全線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)線路的嚴(yán)重后果。

復(fù)雜的施工現(xiàn)場(chǎng)

為有效應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)，防止險(xiǎn)情惡化，福州地鐵建立盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)專班，并邀請(qǐng)專家精準(zhǔn)“把脈問(wèn)診”，先后組織召開(kāi)國(guó)內(nèi)知名盾構(gòu)專家咨詢會(huì)25次，綜合分析后最終采用先進(jìn)行“泥水倉(cāng)填倉(cāng)+江面注漿加固”，再帶壓開(kāi)倉(cāng)清理砂漿及垮塌大石塊的方案處置險(xiǎn)情。同時(shí)，在盾構(gòu)機(jī)上方江面設(shè)置應(yīng)急救援船巡視江面情況，加強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，為盾構(gòu)施工保駕護(hù)航。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，6次江面冒泡險(xiǎn)情處置時(shí)長(zhǎng)達(dá)431天，江面注漿量達(dá)4650余立方米，帶壓清理砂漿和大石塊共780余次。

工作人員查看各類數(shù)據(jù)

工人頂著水下36米高壓

徒手清理大石塊500余方

“洪金區(qū)間的難，還主要在于極端艱苦的施工環(huán)境。”徐征杰介紹說(shuō)，當(dāng)大量的大石塊掉入盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖倉(cāng)堵塞環(huán)流影響掘進(jìn)，就只能讓工人開(kāi)倉(cāng)進(jìn)行清理。

工人們要承受著在36米水下深潛的重壓，徒手搬運(yùn)大石塊，每當(dāng)石塊尺寸大于前閘門無(wú)法直接掏出時(shí)，還要使用液壓鎬等工具對(duì)石塊進(jìn)行破碎，再化整為零“螞蟻搬家”式地把碎石塊逐步清出。

由于每班次帶壓進(jìn)倉(cāng)僅容3人，時(shí)長(zhǎng)5小時(shí)，扣除作業(yè)前升壓1.5小時(shí)、出倉(cāng)前降壓2.5小時(shí)，有效作業(yè)時(shí)間僅1小時(shí)，僅能挖出0.1~0.2立方米石塊。為了保障人員安全，在倉(cāng)外，還需準(zhǔn)備一位醫(yī)師、安排應(yīng)急隊(duì)伍待命，持續(xù)向倉(cāng)內(nèi)輸送新鮮空氣，隨時(shí)以防不測(cè)。

在右線穿越第二座“大山”期間，共開(kāi)倉(cāng)2300余倉(cāng)，清理大石塊550立方米。

盾構(gòu)刀具更換損傷近40把

單環(huán)加入新漿達(dá)800方

巖層強(qiáng)度高也是此次盾構(gòu)面臨的又一大難題，該區(qū)間巖層最高強(qiáng)度達(dá)162MPa，相當(dāng)于普通水泥路面強(qiáng)度的5倍，且開(kāi)挖面巖層犬牙交錯(cuò)，推進(jìn)中刀具磨損嚴(yán)重，還屢次發(fā)生磕碰撞傷的損壞情況，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)多次發(fā)生異常，推進(jìn)工效急劇下降。

施工單位多次安排工人帶壓開(kāi)倉(cāng)檢查，并在破碎帶地層創(chuàng)新建泥膜工藝，帶壓更換損傷刀具近40把。由于上軟下硬復(fù)合地層異常復(fù)雜多變，施工單位每推進(jìn)0.5米，即跟進(jìn)分析出渣渣樣，結(jié)合地層變化動(dòng)態(tài)調(diào)整推進(jìn)參數(shù)，并組織工程師深入分析研究，精細(xì)化管控。

此外，洪金區(qū)間盾構(gòu)采用的是泥水盾構(gòu)機(jī)，該類盾構(gòu)機(jī)出渣方式為泥水循環(huán)攜帶式出渣，泥漿指標(biāo)(黏度、比重)的高低直接影響著出渣的順暢性，由于第二座山巖石地層自身無(wú)造漿能力，盾構(gòu)推進(jìn)會(huì)導(dǎo)致循環(huán)泥漿指標(biāo)越來(lái)越低，排渣越來(lái)越不暢，石塊滯排。施工方通過(guò)人工拌制高指標(biāo)新漿加入泥水循環(huán)系統(tǒng)中提高指標(biāo)，最為艱難時(shí)期單環(huán)加入新漿達(dá)800立方米，施工成本極大增加。

即將攻堅(jiān)第三座“大山”

力爭(zhēng)4號(hào)線后通段早日開(kāi)通運(yùn)營(yíng)

“洪金區(qū)間右線隧道距離貫通整體還剩余416.4米，其中江底第三座硬巖‘大山’有上軟下硬段31.2米，全斷面巖段78米。”據(jù)上海隧道工程有限公司福州地鐵4號(hào)線1標(biāo)盾構(gòu)總工楊燚介紹，第三座“大山“較第二座大山更接近河床，與閩江河水水力聯(lián)系更為緊密，全斷面巖中滲水量達(dá)30立方米/小時(shí)，本段巖層施工風(fēng)險(xiǎn)極大。后續(xù)施工中仍將面對(duì)圍巖軟硬嚴(yán)重不均、地層穩(wěn)定性差易坍塌、刀具磨損嚴(yán)重、大石塊滯排、江面冒頂?shù)蕊L(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)最新進(jìn)展，右線盾構(gòu)機(jī)即將于1月底開(kāi)始進(jìn)入第三座“大山”。為此，福州地鐵多次組織施工單位認(rèn)真總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合專家意見(jiàn)提前對(duì)第三座“大山”破碎帶地層進(jìn)行江面注漿加固。近日，在進(jìn)山前停機(jī)全面檢查更換刀具，全面維保盾構(gòu)機(jī)各重要系統(tǒng)，落實(shí)關(guān)鍵崗位作業(yè)人員，充分儲(chǔ)備盾構(gòu)刀具、新漿材料等備件，蓄勢(shì)待發(fā)，向第三座地下硬巖大山發(fā)起總攻，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)4號(hào)線后通段順利開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。

據(jù)了解，后通段還剩下半洲站、建新站、洪塘站、金牛山站等4個(gè)車站，主體結(jié)構(gòu)施工已全部完成。目前盾構(gòu)區(qū)間僅剩余洪金區(qū)間右線正進(jìn)行施工建設(shè)，其余工程已基本完成。待右線貫通以后，還要進(jìn)行區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道、金牛山站附屬結(jié)構(gòu)、鋪軌、機(jī)電設(shè)備的安裝和調(diào)試、裝飾裝修、接觸網(wǎng)等施工，并逐步開(kāi)展后續(xù)相關(guān)驗(yàn)收工作。