中铁十四局施工 我国地铁盾构首次成功穿越水下复杂溶洞区

来源:国资委网站  时间:2018-01-24 【字体:

1月20日,由中国铁建所属中铁十四局集团施工的长沙地铁3号线盾构隧道成功穿越目前国内最长最复杂水下溶洞区,开创了国内同类工程施工先河,标志着国内水下隧道施工难度大、风险高的控制性难点成功攻克,为地铁最终开通运营奠定了基础。

搭设水上钢平台

长沙地铁3号线穿越湘江岩溶发育区位于国家5A级景区橘子洲梅园内及湘江西河汊,地处湘江水源二级保护地带,总长为323米,主要为3亿年前泥盆纪形成的石灰岩及白垩纪形成的砂砾岩。该施工区域地质复杂,号称“地质博物馆”。岩溶区宛如一个巨大的蜂巢,溶洞见洞率高达80.6%,是普通岩溶区见洞率的几倍,平均每隔1米就有一个溶洞,为国内外罕见。整个橘子洲岩溶区溶洞及溶蚀空洞分布位置及深度无规律,构造形态不同,溶洞埋深最浅的2.5米,最深达22.46米,相当于8层楼高,每天约有4000立方米涌水。

“这是长沙地铁施工中难度最为集中、岩溶地质最为复杂的区间,为了适应高水压、长距离、大埋深和湘江复杂水下岩溶发育区的施工,有效控制地面沉降,保护好湘江水资源环境,项目选用了国内先进的泥水平衡盾构。”中铁十四局长沙地铁3号线项目负责人师庆彬表示。项目先期对溶洞区进行地表注浆和江面注浆填充处理,溶洞区共计注浆钻孔3000余根,注浆约8万立方米。

穿越湘江溶洞区示意图

项目部成立科技攻关小组,与中南大学、山东大学联合,开展施工研究与科技攻关。聘请国内知名专家对盾构穿越岩溶发育地段风险进行充分论证,最终确定了水上钢平台施工方案。中南大学教授、湖南省岩石力学与工程学会副理事长阳军生表示,“江面搭设固定平台直接处理,溶洞处理施工周期短,汛期影响小,对行洪影响小,施工风险低。”项目部通过搭建近六千平方米的施工平台,将溶洞处理由水上施工化为“陆地”施工等系列方案,有效解决了浅溶洞区钢管桩打设的技术难题。

在掘进过程中,项目部联合中南大学,采用神经网络预演盾构掘进参数,在盾构机内增设超前探测钻孔,对掘进前方进行至少15米的探测,有效规避了施工风险。项目通过加强渣样对比分析、严格控制泥浆指标等措施,对掘进参数不断总结和优化;严格控制同步注浆,保证注浆压力和注浆量,及时跟进二次注浆,提升盾构掘进管控水平。

此次盾构长距离成功穿越溶洞区,填补了泥水平衡盾构机使用的空白,对今后相同条件下的盾构施工技术管控具有重要意义,也为国内类似水下长距离溶洞区条件下的工程施工提供了宝贵的经验。


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