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“糯米”地层搞施工,下穿钱江打隧道

7月的钱塘江浩浩荡荡,潮起云涌。在钱塘江底的复杂地层中,一台由中铁隧道局建设者驾驶的直径11.7米的大直径泥水平衡盾构——“钱塘先锋号”于7月10日破土而出,标志着我国首条过钱塘江大盾构地铁隧道顺利实现贯通。

百年前,孙中山看到这一江潮水时发出了“世界潮流,浩浩荡荡,顺之则昌,逆之则亡”的慨叹。百年后,中铁隧道局的建设者顺应新时代城市轨道交通发展潮流,站在中国大直径盾构穿江越海隧道施工的潮头,又一次驾驶大盾构成功下穿钱塘江。

“糯米地层搞施工”,沉降控制是难点

中铁隧道局承建的杭州地铁1号线三期工程SG1-3-1标段任务为一站一区间即下沙风井(不含)至滨江一路站区间和滨江一路站,长度为2962.6米。由于区间工程需下穿钱塘江,为避免300年一遇的冲刷线对后期隧道运营的影响,区间隧道设计为超深埋隧道,隧道最低点覆土厚达34.3米。因隧道埋深较深,盾构施工所遇地层更为复杂多变。隧道沿线大盾构主要穿越地层有淤泥质地层、黏土地层、粉砂地层、含砾石地层等,地质结构复杂,透水性强、稳定性差,极易发生地表沉降、掌子面失稳等风险。

据现场技术人员介绍,这种高风险地层给中铁隧道局建设者的施工带来了巨大挑战,尤其是约800米的黏土地层段,杭州当地俗称“老黏土”,遇水软化黏性大幅度增加,在管路里凝结成坨,造成堵仓堵管现象,严重地制约了施工效率,盾构掘进如在“糯米之中打隧道”,风险非常高。面对高难度的施工困难,项目部通过改良泥浆粘度、优化泥浆环流模式、增加环流设备等措施,在近半个月的摸索后攻克了这一难题,完成了对“老黏土”地层的掘进施工,同时总结出了一套杭州“老黏土”盾构掘进施工技术,获得了建设单位及各方专家的一致认可。

此外复杂地层掘进的地表沉降控制也是施工的关键。在施工过程中,大盾构需穿越钱塘江南北大堤、别墅群、办公楼、景观桥等沿线众多建构筑物。其中,钱塘江北大堤为杭州市绿色跑道,人流量大,对地表沉降要求很高。为确保大盾构穿越大堤期间施工安全,项目专门成立技术研讨小组,通过对大堤的设计构造进行研究分析,优化盾构掘进参数,改良盾构施工循环泥浆,制定出一系列盾构掘进大堤专项技术方案。在大盾构下穿掘进期间,安排专职安全员和施工监测人员,24小时对大堤进行监测、巡视,通过有效的技术管控和风险排查,钱塘江北大堤沉降始终控制在1毫米以内。

油管沼气难不倒,钱塘江底稳掘进

长距离下穿钱塘江是项目的关键节点。作为浙江省最大河流,钱塘江江底地质状况异常复杂。在2公里穿江段的高水压施工中,局部存在沼气层,极大地威胁了工程的施工安全。针对盾构穿越沼气层,项目部采用提前泄压方式,在盾构穿越前对含沼气地层进行泄压排气。盾构掘进过程中,在盾尾安装气体监测装置,实时监测隧道空气质量,同时每班安排专职安全员采用手持式气体监测仪,对隧道各个角落进行监测,确保施工安全。

在下穿钱塘江的过程中建设者不仅需要攻克沼气地层掘进这一拦路虎,江底复杂的管道下穿也是摆在建设者面前的一道难题。其中下穿钱塘江底的镇杭输油管道是施工重大风险源。

镇杭输油管道是杭州市汽油、柴油等成品油及萧山国际机场航空煤油输送的“主动脉”,关系到杭州能源保供安全。管道与隧道交汇于钱塘江,交叉长度90米,中铁隧道局的建设者需驾驶着直径11.7米的“钱塘先锋号”从油管下方11.1米处下穿,施工过程中对盾构机姿态控制要求高,且该段地层为粉砂地层,地质松散,稳定性差,掘进中极易造成管道拉裂,从而引起管道失效等事故,施工风险巨大。面对困难建设者联合业主、监理单位成立技术攻坚小组优化施工方案,并采用无人船雷达扫描监测施工区域,实时掌握江底地形情况。下穿期间,严格监控掘进状态,及时调整掘进参数,实现了全过程动态控制。经过连续一周奋战,中铁隧道局建设者成功穿越镇杭输油管道。

粉砂地层建车站,多措并举保安全

据介绍,除下穿钱塘江盾构隧道区间外,项目还承建了滨江一路车站的施工。

滨江一路车站为地下三层侧式站台车站,单柱双跨箱型框架结构,总长163.5米,车站与钱塘江直线距离仅为750米,且地层为松散富水的粉砂地层,在这种近江的松软“豆腐渣”地质中进行车站深基坑作业安全风险极高。

“我们车站施工不仅要面对富水松软地层,杭州的多雨天气也给施工带来了不利影响”项目技术人员介绍到。在这种复杂的环境中,车站深大基坑开挖安全控制问题关乎生死,一旦发生变形,后果不堪设想。为此中铁隧道局的建设者严格采取放坡刷台阶法组织施工,每一层基坑开挖高度严格控制在钢支撑底以下50厘米,基坑开挖前对地连墙接缝先探后挖,严格控制开挖标高,以降低基坑变形风险。此外地连墙施工质量也是决定车站建设的关键,面对强透水、砂质粉土地层墙间接缝渗漏水问题,在地连墙施工过程中,项目部严格把控施工质量,注重地墙施工及接缝止水质量,保证基坑开挖过程中基坑无渗漏,同时增加降水井数量,加强基坑内外降水,确保基坑在开挖过程中干燥无水,实现了车站安全高质建设。

当前建设者正加紧施工剩余建设任务,确保如期实现杭州地铁1号线三期工程通车,为杭州城市发展做贡献。(冯晓博  赵金金)

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