【地铁2号线海底隧道全长2784米】

 

　　●施工方法:泥水平衡盾构法

 

　　●项目特点:(1)国内首条海底盾构地铁隧道，海底穿过18种不同地质，其复杂程度，超越以往水下隧道工程；

 

　　(2)国内首创新技术、新工艺20多项，其中9项技术成果已申报国家技术专利。

 

　　【地铁3号线过海段全长4898米】

 

　　●施工方法:矿山法、盾构法

 

　　●项目特点:(1)厦门本岛至翔安片区的快速跨海连接通道；

 

　　(2)海域矿山法段全长约2600米，分布着大小不均的9条风化槽，总长度占比高达23%——这一比例远远高于当年的厦门翔安海底隧道，在同类型海底隧道中也十分罕见。

 

　　地铁3号线过海区间施工现场。(本报记者王协云摄)

 

　　厦门网讯(厦门日报记者陈运军殷磊吴海奎林施赟通讯员李琳朱俊博)修建地铁不容易，在海底修地铁，更是难上加难。厦门本岛中心与岛外各组团之间有海域和山体组成的自然隔断，修建跨海地铁，是厦门实现跨岛发展的必然选择。

 

　　按照近期建设规划，厦门共有三条跨海地铁，分别是地铁1号线、2号线、3号线，构建三向出岛的轨道交通骨架网络。其中，2号线、3号线过海段均是海底隧道。海底地质复杂，施工难度空前。特别是2号线，它是国内首条海底盾构地铁隧道，是迄今为止厦门地铁建设进程中最难啃的“硬骨头”。不过，工程人员凭着智慧和毅力，啃下了一块块“硬骨头”，创造了国内地铁修建史上的多个第一。

 

　　中国工程院钱七虎院士对2号线工程给出了这样的评价:“在极端复杂的地质条件下，采用的不良地质处理、设备选型、参数配置和施工技术方案总体合理，掘进效率总体处于较高水平。”2号线过海段共采用了新技术、新工艺20多项，9项技术成果已申报国家技术专利，为今后海底隧道建设积累了宝贵经验，储备了重大关键技术。

 

　　【为海底“体检”】

 

　　在航道“空窗期”钻探加密补勘查清“漏网”孤石

 

　　地铁2号线铺轨现场。(本报记者王协云摄)

 

　　如果把开挖海底隧道比作一场大型“手术”的话，那么，“术前”要对海底做全面而又细致的“体检”，掌握海底的地形地貌、地质情况，从而确定“手术”方案。

 

　　据介绍，地铁2号线、3号线过海段的勘查，都经历了初勘、详勘和加密补充勘查等三个阶段。

 

　　相比于陆上勘查，海上勘查难度要高很多，需要借助大型工程船舶搭建钻探平台，勘查期间，还要克服海上风浪、潮汐等带来的影响。更难的是，地铁2号线海上钻探位于西海域，是厦门最繁忙的海上运输区域，特别是3月-10月期间，航道中航行的船舶更是星罗棋布，而钻探要在繁忙的海运时刻表中“见缝插针”。为了求得一个短暂的“空窗期”钻探施工时间，建设单位每周都需召集海事、航道、港口、码头等17个部门开展协调会。这样的会议召开不下10次，各方耐心细致配合，最终完成了全部航道钻孔的钻探。

 

　　在地铁2号线过海段勘查期间，工程人员共完成海上钻孔236个，钻探长度达9000余米，另外还完成了47.5公里的海上地震勘探工作，为设计方案及施工方法的选择提供了翔实的地质依据。由于西海域段主要底层为花岗岩，风化后的土层中普遍残留孤石。为进一步查清“漏网”孤石，工程人员还进行了加密补充勘查。

 

　　“体检报告”也能为“手术”方案的选择提供依据。比如，地铁2号线隧道穿越的海底区域有18种不同地质，不稳定的软硬岩石纵横交错——在这样的地质条件下，用传统爆破的方法极有可能发生透水坍塌事故，最终选择了风险相对较低、对环境影响较小的泥水平衡盾构法。而地铁3号线过海段，有两段区域地质情况差异明显，地质较硬的用了矿山法，地质较软的则用了盾构法。

 

　　【突破“孤石群”】

 

　　用泥浆特制保护膜在“地质博物馆”里填补岩石缝隙

 

　　2019年5月28日，地铁3号线岛内段最长矿山隧道顺利贯通。(资料图/本报记者王协云摄)

 

　　厦门地铁2号线穿越的海底隧道全长2784米，仅仅3分钟的车程，可打通这条隧道却整整花了将近4年的时间。这是我国首条开工建设的海底盾构地铁隧道，它要穿越的海底区域，位于太平洋火山地震带，共有18种不同地质，可以说是“地质博物馆”，其地质结构复杂程度，超越以往所有的水下隧道工程项目。

 

　　在这样的地质条件下，施工方采用了更为保险的泥水盾构施工法。庞大的盾构机在厦门海底像“钢铁蚯蚓”一样，刀盘的刀头旋转削切下施工区域前的岩土，再通过管道注入泥浆，让泥浆携带岩土输送到地面上来。盾构机不怕整块的坚硬岩石，也不怕松软的沙土，最怕的就是软硬混在一起的孤石群。

 

　　地铁2号线过海段盾构机在海底行进到600米时，意外发生了——盾构机被卡在孤石群，怎么也往前推进不了。唯一的方法是工人进入到盾构机的前端，手动清理卡在刀盘中的孤石。由于盾构前端区域气压非常高，其工作难度之大超乎想象，全国仅有几百人拥有从事这项高危工作的资质。

 

　　工作人员人工清理孤石时，新的意外又出现了:施工区域的海底正在漏气，一旦气体不断泄漏，前舱随时可能发生岩土坍塌甚至海水倒灌的灾难性后果。如何堵住岩石之间缝隙造成的漏气？为了破解难题，建设方请来了国内顶尖专家。科研团队经过上百次的试验，研制出一种特制的泥浆，将其注入开挖区域，让泥浆在开挖区域形成一层保护膜，以此堵住漏点。通过实地测试，这层泥膜确实有效填补了开挖区岩石的缝隙。

 

　　经过100多天的不懈努力，危机解除了，抢修人员可以再次进入开挖区清理孤石。被困在海底的盾构机终于突破了13.5米宽的孤石群，继续向海底掘进。

 

　　据统计，在1000多个日夜的施工期内，厦门地铁2号线跨海段建设团队打败了一只又一只“拦路虎”:整条跨海隧道累计带压进舱3475次，人工清理孤石1000多立方米，海上爆破处理孤石2519立方米，海底破碎地层土体加固64916立方米，海底换刀712把……这在国内隧道施工史上罕见。

 

　　地铁2号线过海段项目实现了国内首次海上孤石及基岩凸起处理，国内首次海底冷冻法施工，采用衡盾泥保压等国内首创新技术、新工艺20多项——其中9项技术成果已申报国家技术专利，这为今后海底隧道建设积累了宝贵经验，储备了重大关键技术。

 

　　【攻克风化槽】

 

　　外脆内软如“夹心饼干”注射双液浆固化后再炸碎一次爆破仅能开挖0.5米

 

　　地铁3号线风化槽施工。(中铁隧道局集团供图)

 

　　医生在给病人动手术时，最怕动脉破裂，导致大出血，修建海底隧道也是如此。海底隧道上方和海水直接相连，水头压力最大可达80米，相当于隧道每平方米承受40辆小汽车的压力，一旦发生塌方，海水涌入，沙石俱下，将造成灾难性后果。

 

　　地铁3号线海域矿山法段全长约2600米，分布着大小不均的9条风化槽，总长度占比高达23%。这一比例远远高于当年的厦门翔安海底隧道，在同类型海底隧道中也是十分罕见。这些风化槽段，如同外脆内软的“夹心饼干”，两边坚硬的岩石裹着含水、破碎、夹泥的软岩，与海水相连——不动它时，结构稳定，一旦有外力轻轻一捏，就有可能破碎，给工程带来了巨大安全隐患和施工风险。

 

　　为解决风化深槽对施工造成的影响，工程人员通过超前地质预报准确掌握地质情况，同时采用了提前注射双液浆的方式。双浆液为水泥浆和水玻璃配比而成的，凝结快了，喷头容易堵塞，凝结慢了，堵水效果不明显。注浆完，风化槽被固结后，再进行爆破开挖。爆破时，更要小心翼翼，精确使用炸药，一次爆破仅能开挖0.5米，其风险犹如在“刀尖上跳舞”。

 

　　右线F1风化深槽长达290米，是地铁3号线海域矿山法段最长的、地质条件最差、施工风险最高的风化深槽，涌水、渗水、掉块次数最多。为了“消灭”它，工程人员用了13个月，共计16个注浆开挖循环，2019年9月25日，这段风化槽成功贯通，为隧道全线贯通奠定了坚实基础。

 

　　据介绍，地铁3号线过海段矿山法段项目共需爆破8500余次，共需雷管59万余发。

 

　　【解疑】

 

　　市民乘地铁1号线可欣赏跨海段美景。(资料图/本报记者黄少毅摄)

 

　　●问题一:为什么地铁1号线采用高架桥方式过海，而2号线、3号线却用海底隧道？

 

　　地铁1号线，从高崎到杏林过海段，正好跟集杏海堤线路基本重合，建设方在海堤开口改造工程进行前就做了预留工作，架设高架桥，从而节约成本、降低风险，同时，打造出“海景地铁”，让旅途更精彩。而地铁2号线和3号线没有这个“先天条件”，且位于主航道、白海豚保护区等，通过前期方案比选，更适合建海底隧道，且地质条件、技术条件也允许。

 

　　●问题二:水越深水压越大，那海水会把地铁隧道压塌吗？

 

　　地铁2号线过海段最深位于海平面60米以下，受到的海水压力确实大，相当于一个指甲盖大小的地方，要承受住6公斤的压力。不过，海底隧道的设计是符合安全要求的，首先，选择围岩条件比较好的地方下穿；其次，隧道的形状是圆形的，可以很好地分散压力；再次，隧道管片或者衬砌都是用比较好的钢筋混凝土，结实耐用，而且做了严格的防水处理，所以，安全是有保障的。

 

　　●问题三:海底隧道如何通风？

 

　　地下隧道需要通风换气，因此要修建风道。地铁2号线过海段正好经过海上的小岛——大兔屿，工程师们巧妙利用大兔屿修建竖井作为风道。地铁3号线过海段则利用施工斜井作为风道。隧道上方每隔一段距离，就安装有风扇，可以把新鲜的空气“接力”传送到隧道内。