攻克世界級(jí)地質(zhì)難題 南京寧和城際最復(fù)雜路段雙線全面貫通

發(fā)布日期：2016-07-07來源：新華網(wǎng)編輯：宋珍珍

[摘要]

　　日前，素有“地下蛟龍”之稱的盾構(gòu)機(jī)從寧和城際TA03標(biāo)右線接收井內(nèi)破土而出，標(biāo)志著寧和城際城南段地質(zhì)條件最為復(fù)雜的鐵心橋—春江路站區(qū)間(簡稱“鐵—春區(qū)間”)雙線全面貫通。

　　在整個(gè)施工過程中頻頻遭遇地下“世界級(jí)難題”，地下工程建設(shè)者們正憑著“軟實(shí)力”突破“硬限制”，“啃”下了包含“癌癥區(qū)域”在內(nèi)的這塊硬骨頭。

　　遭遇“世界級(jí)難題”

　　正在建設(shè)的寧和城際一期，是南京第三條過江地鐵線，也是江北新區(qū)獲批后將最早開通的過江軌道交通項(xiàng)目。該線路全長37.53公里，連接南京主城、江北副城、橋林新城，共有19個(gè)車站。遠(yuǎn)期，該城際將延伸至安徽和縣，成為南京都市圈軌道交通線網(wǎng)的重要組成部分。

　　寧和城際一期建設(shè)分為“河西試驗(yàn)段”、“江北段”、“江南段”三個(gè)部分。其中“河西試驗(yàn)段”年初已經(jīng)貫通;“江北段”起于天保路站，終點(diǎn)在浦口黃里，去年底開工建設(shè)，土建工程要持續(xù)到明年6月;“江南段”從永初路站到南京南站的土建工程2015年9月開工。

　　“江南段”TA03標(biāo)(一站一區(qū)間) 在2012-2014年間，僅用25個(gè)月，完成了45.2公里的寧天城際一期工程建設(shè)，創(chuàng)造了國內(nèi)一次性建設(shè)開通里程最長的城市軌道交通工程的紀(jì)錄。

　　TA03標(biāo)的鐵心橋站—春江路站盾構(gòu)區(qū)間(以下簡稱鐵—春區(qū)間)，同樣面臨的是“世界級(jí)難題”，中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司硬是在“豆腐里打洞”、“石頭上面挪豆腐”，用“軟實(shí)力”突破“硬限制”，“啃”下了包含“癌癥區(qū)域”在內(nèi)的這塊硬骨頭。

　　據(jù)介紹，鐵—春區(qū)間，雙線全長2564米，盾構(gòu)自2015年7月20日始發(fā)。這條隧道也是寧和城際一期江南段開工的第一條隧道，埋深15米，直徑6.2米。該區(qū)間地層起伏多變，也是寧和城際城南段施工條件最艱難的區(qū)段。其中上軟下硬地層占全線的36.5%，地下水極其豐富，極為不利于盾構(gòu)施工。

　　尤其是在春江路與江淮路交叉口以西的140米范圍的凹溝段，地質(zhì)條件極其復(fù)雜。經(jīng)調(diào)查，該區(qū)域下方為古河道，隧道洞身處于典型的上軟下硬地層，上部為南京地區(qū)特有的卵礫石夾粉質(zhì)黏土，且上部建筑物稠密但房屋基礎(chǔ)薄弱，不利于盾構(gòu)施工，對(duì)沉降要求更是極高。國內(nèi)知名專家多次研討后，一致認(rèn)為，該區(qū)域?qū)儆诙軜?gòu)施工的“癌癥區(qū)域”，且截止目前，在全國范圍內(nèi)，屬于首例，無任何經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

　　三大“攔路虎”擋在面前

　　鐵心橋地面一帶，沿線地面條件復(fù)雜，盾構(gòu)需要經(jīng)過的地面設(shè)施就有鐵心橋大街、春江路等主要干道，沿線是大量的簡易居民住宅樓、沿街商鋪、人工湖等，車流量較大、人員密集、建筑物稠密。

　　原有的地下基礎(chǔ)和設(shè)施占用了一定地下空間，加上許多地下管線走向和位置等信息不全，也給地下施工帶來難題。中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司的地下工程建設(shè)者們，采用兩臺(tái)海瑞克復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，從鐵心橋大街東側(cè)的鐵心橋站(江蘇省社隊(duì)工業(yè)局對(duì)面)始發(fā)，往位于春江學(xué)校操場(chǎng)內(nèi)的春江新城站，向西掘進(jìn)。

　　施工時(shí)對(duì)建構(gòu)筑物和管線的保護(hù)是重中之重。處處掣肘、瞻前顧后之下，更大的“攔路虎”還在更深的地下。“鐵～春區(qū)間”穿越地層極為不利于盾構(gòu)施工，是寧和城際全線施工條件最為艱難的一段區(qū)間，同時(shí)又是制約整條線路通車的關(guān)鍵線路。區(qū)間共三大“攔路虎”地層：全斷面安山質(zhì)凝灰?guī)r、全斷面閃長玢巖、 “上軟下硬地層”(頂部為可塑-硬塑狀粉質(zhì)粘土、卵礫石夾粉質(zhì)粘土，下部為凝灰?guī)r)。

　　打個(gè)比喻，上軟下硬地層施工就像是在“石頭上面挪豆腐”。這種地層占整個(gè)標(biāo)段的36.5%，主要表現(xiàn)為上部是強(qiáng)度及粘聚力很低的土，手指都可以戳入土中很深，且性質(zhì)分布不均勻;下部則是強(qiáng)度非常高(80MPa)的巖層，用錘錘擊數(shù)次方可劈開，可見上下地層強(qiáng)度差異之大。在這種地層中推進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)需要時(shí)速時(shí)緩，對(duì)地層的擾動(dòng)非常大，切割地層的盾構(gòu)機(jī)刀盤的刀具更容易損壞。盾構(gòu)機(jī)通過該段時(shí)卵礫石層時(shí)，也極易受到擾動(dòng)塌落產(chǎn)生地層空洞，引起地表沉降。

　　而在全斷面巖石地層中掘進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)機(jī)則是震動(dòng)非常大，人站在地面上能感到明顯震動(dòng)。夜間施工時(shí)，不得不通過減小刀盤轉(zhuǎn)速、推進(jìn)速度，以降低對(duì)周圍居民的影響。

　　破解“石頭上面挪豆腐”難題

　　對(duì)于地下工程來說，豐富的地下水的威脅非常大，有時(shí)候甚至是致命的。

　　恰恰“鐵～春區(qū)間”在春江路與江淮路交叉口以西140米的“癌癥區(qū)域”，地層水特別豐富，主要為基巖裂隙水，部分區(qū)段下穿人工湖，其地表水對(duì)地層水補(bǔ)給也較為明顯。

　　如何克服這一工程難點(diǎn)問題的根源，確保在“幾乎不可能”的條件下安全施工?

　　在實(shí)際施工過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)多管齊下，采取了諸多措施，例如削弱工作面地層的穩(wěn)定性，嚴(yán)格控制地面沉降，增大地面沉降的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和頻率;由地面組織對(duì)地層加固施工時(shí)，先挖探坑探明和保護(hù)管線，再進(jìn)行下一道工序作業(yè)等。

　　上面是軟土，下面是堅(jiān)硬的巖層，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的刀盤和滾刀是相當(dāng)大的考驗(yàn)，最讓人擔(dān)心的就是地表沉降。

　　為了破解“石頭上面挪豆腐”的難題，控制施工風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)地面上鉆孔注漿加固、鋼管樁支護(hù)、隧道內(nèi)嚴(yán)格控制盾構(gòu)施工參數(shù)等，以確保安全。

　　盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)、外，一共安裝了16個(gè)監(jiān)控探頭，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)24小時(shí)值班，嚴(yán)密監(jiān)控盾構(gòu)掘進(jìn)的各項(xiàng)參數(shù)，并同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注漿壓力、刀盤扭矩等各項(xiàng)施工參數(shù)，關(guān)注各種環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，確保了盾構(gòu)掘進(jìn)的萬無一失。

　　施工最終歷時(shí)4個(gè)月，克服一切困難，順利通過“癌癥區(qū)域”，地面沉降控制在3mm范圍內(nèi)，有效的保證地面建筑物的安全。

　　經(jīng)過近一年的鏖戰(zhàn)，寧和城際城南段10條盾構(gòu)區(qū)間已全部貫通，剩余2條正在掘進(jìn)。“鐵～春區(qū)間”雙線隧道的順利貫通，也為后續(xù)鋪軌等工序提供了實(shí)質(zhì)性條件，為2017年正式通車奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)全線施工單位起到了示范作用，提振了各參建單位的信心，對(duì)加快寧和城際軌道交通一期工程的建設(shè)起到了良好的推動(dòng)作用。

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