本文摘要：杭州地铁1号线为什么建了那么长时间？ 它在建设过程中最大的难题在哪里？ 地铁建设就像打地道战——杭州地铁1号线一期工程，长达47.98公...

杭州地铁1号线为什么建了那么长时间？
 
   它在建设过程中最大的难题在哪里？
 
   地铁建设就像打“地道战”——杭州地铁1号线一期工程，长达47.98公里，全线都要打通地下隧道。
 
   杭州土质复杂，全国有名。想要打通这些地下隧道，就得出动盾构机，它就像“土拨鼠”一般，钻进杭城的地下空间穿梭。
 
   这场华丽的冒险，从2008年地铁1号线第一台盾构机进入钱塘江底，到2012年盾构全线贯通，经历了重重困难。
 
   这场小心翼翼、步步惊心的穿越，包括两次穿过钱塘江江底，4次穿过运河底部，横穿德胜快速路，直接穿过九堡一带的9幢居民楼，先后三次穿越杭州城市污水总管等惊险环节。
 
   盾构机有点像电动剃须刀
 
   地铁1号线的过江隧道在复兴大桥和西兴大桥之间，南面是江陵路站，北面是近江站，过江段全长约为1600米。隧道共有左右两条线，分别由1号盾构和2号盾构专门用来挖隧道，由南往北掘进。据说，这条地铁过江隧道是当时国内地铁专用隧道中最长的。
 
   1号盾构先于2008年9月5日从钱塘江南岸出发，一个月后，负责右线的2号盾构同样从江南出发，一前一后向江北掘进。直到2009年，两台盾构机分别到达江北，两个大家伙在钱塘江底共呆了200多天。很多施工人员事后回忆这200多天在江底的日子，都用“意外连连、困难重重”来形容。
 
   在介绍困难之前，先让大家来认识一下盾构机。盾构机的最前面部分是机头，上面是一个圆形刀盘，直径6米左右，刀盘上装有四五种刀片，以应付不同的土层地质情况。这是最核心的部分，起到掘进的作用。后面还有一段密封舱机身，8米长，尾随着6节车厢，用于装载盾构机的动力系统、液压系统、土体改良系统、密封系统、PLC控制系统、辅助系统等，总体结构有60米长。
 
   盾构机的工作原理其实和电动剃须刀有几分相似。
 
   工作时它靠着机身内的千斤顶给予的动力向前推动，旋转刀盘掘开土层。挖掘土层的同时用混凝土环管片贴牢，防止土层塌陷，每次掘进一环1.2米长，含6块管片。
 
   整条过江隧道大概需要4900多环管片，它们也就是今后过江隧道的壁面。掘出来的土会被收集起来，经过处理后就像“牙膏”一样，由螺旋运输机输送到装载泥土的车辆上，运到地面上去。
 
   砂性土、圆砾层、承压水  一个比一个难对付
 
    “下到洞内，感觉很清凉，和防空洞差不多；进入盾构机里，则像是到了潜水艇。”吴伟锋，上海隧道工程股份有限公司的工程师，至今仍记得自己第一次下到钱塘江底时的激动心情。他所在的单位，负责了上海地铁80%~90%的建设，这个单位的每一位工程师到工地干的第一份工作就是开盾构机，吴伟锋也不例外，他当时就是到钱塘江底当盾构机司机，如今出师了，又奔波在杭州地铁2号线的过江段搞盾构技术工作。
 
   “一周白班，一周夜班，每班12个小时不间断的，吃喝拉撒全在江底。”吴伟锋很快就发现，当盾构机司机是份相当辛苦的工作，“每天到了饭点，都吃不上饭，要等盾构机的运输车进来，才顺便把饭带进来，没吃到过一次热饭。”
 
   不过对吴伟锋来说，真正的压力来自江底的不稳定因素带来的大难题。比如同一工作面，碰上两种难搞的土层，很考验盾构机操作手的能力。
 
   盾构机穿越江底，走的路线是弧线形的，最深的地方有30米。在24~27米之间，盾构掘开的土层，上面是偏软的淤泥质粘土和砂性土，下面是偏硬的圆砾卵石层。“这两种土层软硬不同，盾构凿进时的推力分配也要不同，否则盾构机很容易往上位移，所以操作机器的时候要非常警惕，及时调整千斤顶油压的分配，才能在开挖时配合不同土层使劲。”
 
   这还不算，圆砾层也超级难对付。圆砾层里面是大量类似鹅卵石的石块，最大的直径有20厘米，盾构刀片本来是挖土的，现在变成切石块了，损耗相当厉害，“穿凿这些土层，每天能走上2~3米的距离就很不错了。”吴伟锋说。
 
   更让人郁闷的还是承压水。它隐藏在土层之间，如果盾构在江底挖掘过程中不能平衡压力，很容易引起承压水喷射，形成地层空洞，导致隧道结构破坏，严重的甚至隧道坍塌。地铁1号线过江隧道盾构机配置了防喷应急装置，预防承压水导致的盾尾渗漏。
 
   “插管手术”一做200天   排放出江底大量沼气
 
   难对付的土层只是困难之一，最让施工方头疼的还是沼气。
 
   上海隧道工程股份有限公司在对杭州地铁1号线进行初次地质勘测时就发现，过江隧道地下含有沼气。
 
   “没想到有沼气，更没想到量还不小。”当时的项目经理王弘琦回忆说，这些沼气，主要在钱塘江底下21米至28米段地层。
 
   江底沼气的主要成分为甲烷，集中在砂土层、粉土层之间的粘土中，并且以囊状形式分布，这应该是水中动植物被深埋，长期分解后形成的气体。
 
   沼气所在的位置，刚好是隧道要穿越的地方。
 
   如果贸然掘进，碰到沼气很容易引起爆炸，还会污染环境。所以，必须在盾构机掘进前释放沼气。
 
    “就是在江底打钻，插入直径1米、长30米的管子，把沼气释放出来，再点燃烧掉，然后注浆补回在沼气出去的地方。”吴伟锋记得很清楚，排放沼气持续了200多天，管子从钱塘江南岸一直排到江中心，插了100多根管子，感觉很像是给钱塘江底做“插管手术”。
 
   其实，这种排放沼气的办法，在建设黄浦江过江隧道时也运用过，“但是钱塘江有1.3公里宽，而黄浦江窄多了，大概只有它的一半宽，在这么宽的江面实施这一技术，也算是新尝试。”王弘琦说。
 
  
 
  
杭州地铁四穿运河 四条隧道吹响"集结号"
除了穿越浩荡的钱塘江，地铁1号线的另一个建设难点要数“四过运河”了。
 
   为什么四过运河？原因很简单，因为这个区间，未来有两条地铁线路——1号线和3号线，每条线路都有两条隧道。
 
   负责过京杭大运河的盾构机分别是10号、11号盾构机，位于武林广场站和西湖文化广场站之间。
 
    “每一条隧道的掘进，都会在两头各设一个盾构机吊装出入口，大概有7米×11米的大小，如果先做1号线的两条隧道，日后再做3号线，就有一个问题：这个出入口不可能一直开在那里，封掉再开挖也不太现实，影响周围安全。”负责盾构过运河的地铁集团工程师冯磊解释说。
 
   4条隧道其实都是斜穿运河的，每条隧道在河底的穿行距离大概都是80米左右。不过，因为4条盾构隧道聚集在相对狭窄的空间里，如果平铺的话就会非常拥挤，施工难度也非常大，所以最后4条隧道采取了上下错落的方式。
 
   其中3号线的两条隧道位于西侧，在空间上看属于上下水平叠交状态。
 
   最难弄的就是东侧1号线的两条盾构隧道，呈上下交叉叠交状，从剖面图看，这两条盾构组成了一个“X”形状，交集的那个点，两条隧道之间的最近距离仅2米。
 
   冯磊说，这么近的距离，在技术层面上来说，几乎等同于相交叉了。像这样上下交叉叠交的两条盾构隧道，在国内地铁建设中很少见，几乎找不到参考案例，只能自己找方法。
 
   为了寻找更好的施工办法，他们前后开了不下7次专家会，最终得出一个方案，即采用“先下后上”的方案。
 
    “如果先做上面的隧道，下面隧道施工时产生的沉降，会使上面的隧道产生很多裂缝。”冯磊说，“我们一开始先由10号盾构机施工3号线下面隧道，从武林广场站出发，到文化广场站后调头，由下往上再次开往武林广场站。”
 
   在此之前，11号盾构从武林广场出发，由下往上走，已经在两条盾构的交叉点等着它了。等着10号盾构过了交叉点，11号盾构再往上走到达文化广场站。
 
   除此之外，盾构过运河的另一个难点在于盾构上方的覆土非常浅，运河的最深处离盾构最高处仅有3.6米厚的覆土。“和钱塘江底相反，我们这里的覆土太薄，盾构机需要快速推进，掘进时，隧道周围不能注太多浆液，否则容易穿透覆土层，导致运河水灌进来。”冯磊说。
 
   如今，终于等来了地铁1号线试运营，之前所有经历过的困难和意外，在此刻看起来，都是值得的。