蘭州軌道交通攻克世界級地質難題

發布日期：2017-04-05來源：中鐵二十局市政公司編輯：宋珍珍

[摘要]

　　蘭州軌道交通東方紅廣場站基坑土方為紅砂巖，地下水豐富，紅砂巖遇水迅速軟化成泥、具有流塑性，開挖難度非常大。如何有效進行基坑降水?又如何快速進行土方開挖成為難題?

　　然而這不僅僅是東方紅廣場站的施工難題，紅砂巖基坑降水屬于世界級地質難題，國內可供借鑒的經驗不多，相關文獻也很少。目前，東方紅廣場站工期越來越緊，開挖施工難度越來越大。施工過程中，針對紅砂巖地質，中鐵二十局市政公司蘭州地鐵項目部多次組織召開專家論證會，反復探求攻克難題的辦法，聘請專家到現場“把脈開方”。

　　他山之石可以攻玉。擔負施工重任的中鐵二十局市政公司蘭州地鐵項目部，一面自己想辦法，一面積極走出去引進來，通過觀摩學習、技術研討、專家論證等方式摸索經驗，強攻世界級地質難題。他們多次外出“求醫問診”，想方設法到兄弟單位“取經”，借鑒具有相同地質條件項目的施工經驗。

　　位于榆中縣的蘭渝鐵路胡麻嶺隧道，施工時間已長達9年，由中鐵十九局承建。該隧道地質條件與東方紅廣場站地質一致，屬于第三系粉細砂巖地質。地下水豐富，施工難度大。

　　原設計方案采用主動降水：即在隧道兩側打設235m深的降水井，間距10m，深入隧底25m，提前在砂巖層降水。但在掌子面開挖時，存在較大滲流水，有時一個月甚至不進反退。該項目部會同設計院及多方專家，會診后確定在上述降水的基礎上，采用超前真空降水、全斷面注漿加固等方案。超前真空降水是在隧道掌子面周圈提前打設鋼管，利用真空泵負壓超前降水，同步配合小導管注漿開挖。全斷面注漿加固是根據探孔情況掌握掌子面砂巖的軟化情況，根據情況選擇超細水泥、硫鋁酸鹽水泥或WSS漿液，提前在掌子面及其外輪廓線外6m注漿固結帶水粉砂，同步配合小導管注漿開挖。得益于這些綜合技術措施的采用，胡麻嶺隧道每月單口開挖進度穩定在了20-30米的水平。

　　由中鐵二局負責施工的蘭州軌道交通五里鋪-東部市場區間聯絡通道，因為無法有效解決紅砂巖降水難題，采用冷凍法施工。自1992年起，凍結法工藝被廣泛應用于上海、北京、深圳、南京等城市地鐵工程施工中。該施工法首次在蘭州市應用，冷凍后砂巖固結效果好，開挖安全，進度可控，為攻克紅砂巖地質土方開挖打開新的思路，但冷凍法施工費用非常昂貴，可以在小范圍內實施，無法大面積推廣。

　　廣場東口正在建設的商業中心---鴻運金茂，基坑采用地下連續墻作為止水帷幕，雖然擋水效果較好，但無法解決基坑內向上滲流水問題。為此，基坑內降水采用輕型井點降水，每開挖一層打設一層輕型井點，基坑開挖緩慢。

　　蘭州市第一高樓---南關十字紅樓時代廣場，基坑采用排樁作為止水帷幕，坑外采用降水井，但基坑內向上滲流嚴重，施工方也采用輕型井點降水，但降水效果緩慢。據悉，其降水方案已經被清華大學編入教材進行研討分析。

　　東方紅廣場地鐵站基坑采用咬合樁作為止水帷幕，基坑外采用降水井降水，也無法解決基坑內向上滲流問題，土方開挖難度大，嚴重影響工期。基坑內采用抽真空降水，成效較好但降水周期長，東方紅廣場站土方開挖量近60萬方，真空降水無法滿足進度需求。

　　通過蘭州市及周邊區域涉及到紅砂巖地質的工程項目情況看，目前甘肅省對于紅砂巖的認識和研究尚處于初期階段，紅砂巖降水也沒有形成一套成熟的理論及工法。軌道交通東方紅廣場站中鐵二十局項目部現正在積極與蘭州理工大學展開科研合作。以東方紅廣場站施工為依托，通過對第三系砂巖特性、富水機理、不同水頭壓力下滲透系數、滲流特征及承載力等的研究，力求探尋出一種科學、快速、有效的坑外主動降水、阻水方案，通過基坑外降水和堵塞土體滲水通道的辦法，把地下水預先阻擋在基坑之外，降低施工難度，加快施工進度。

　　隨著蘭州市超高層建筑的不斷涌現，以及城市地下空間開發利用，紅砂巖降水難題必將會成為制約城市建設的關鍵因素，應當引起人們的高度關注。中鐵二十局市政公司蘭州地鐵項目部與蘭州理工大學的科研合作，不僅要為東方紅廣場站施工提供科學指導，也將為后續同類地質基坑阻水、降水施工作出自己的貢獻。也期待更多的有識之士和相關部門能加入到紅砂巖的研究中來，為蘭州市的發展未雨綢繆，貢獻力量。

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