蘭州軌道交通攻克世界級地質(zhì)難題

發(fā)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(jìn)行基坑降水?又如何快速進(jìn)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(zhì)難題，國內(nèi)可供借鑒的經(jīng)驗不多，相關(guān)文獻(xiàn)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(zhì)，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(fù)探求攻克難題的辦法，聘請專家到現(xiàn)場“把脈開方”。

　　他山之石可以攻玉。擔(dān)負(fù)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(jìn)來，通過觀摩學(xué)習(xí)、技術(shù)研討、專家論證等方式摸索經(jīng)驗，強攻世界級地質(zhì)難題。他們多次外出“求醫(yī)問診”，想方設(shè)法到兄弟單位“取經(jīng)”，借鑒具有相同地質(zhì)條件項目的施工經(jīng)驗。

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

　　原設(shè)計方案采用主動降水：即在隧道兩側(cè)打設(shè)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(jìn)反退。該項目部會同設(shè)計院及多方專家，會診后確定在上述降水的基礎(chǔ)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(shè)鋼管，利用真空泵負(fù)壓超前降水，同步配合小導(dǎo)管注漿開挖。全斷面注漿加固是根據(jù)探孔情況掌握掌子面砂巖的軟化情況，根據(jù)情況選擇超細(xì)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(jié)帶水粉砂，同步配合小導(dǎo)管注漿開挖。得益于這些綜合技術(shù)措施的采用，胡麻嶺隧道每月單口開挖進(jìn)度穩(wěn)定在了20-30米的水平。

　　由中鐵二局負(fù)責(zé)施工的蘭州軌道交通五里鋪-東部市場區(qū)間聯(lián)絡(luò)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(jié)法工藝被廣泛應(yīng)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(yīng)用，冷凍后砂巖固結(jié)效果好，開挖安全，進(jìn)度可控，為攻克紅砂巖地質(zhì)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(nèi)實施，無法大面積推廣。

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

　　蘭州市第一高樓---南關(guān)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(nèi)向上滲流嚴(yán)重，施工方也采用輕型井點降水，但降水效果緩慢。據(jù)悉，其降水方案已經(jīng)被清華大學(xué)編入教材進(jìn)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(nèi)向上滲流問題，土方開挖難度大，嚴(yán)重影響工期。基坑內(nèi)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(jìn)度需求。

　　通過蘭州市及周邊區(qū)域涉及到紅砂巖地質(zhì)的工程項目情況看，目前甘肅省對于紅砂巖的認(rèn)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(xiàn)正在積極與蘭州理工大學(xué)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(shù)、滲流特征及承載力等的研究，力求探尋出一種科學(xué)、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(yù)先阻擋在基坑之外，降低施工難度，加快施工進(jìn)度。

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

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