难题5 卵石地层中穿越黄河

地铁双线穿黄河。兰州晨报首席记者 裴强 摄

2015年12月31日，是兰州城建史上值得铭记的日子。当日，兰州轨道交通1号线一期工程迎门滩至马滩区间右线隧道成功穿越黄河，这不仅是兰州、更是全国第一条穿越黄河的交通隧道工程。2016年1月30日，迎马区间左线也成功穿黄，该区间实现双线穿黄。

成功穿黄让人欣喜，但穿黄过程中遇到的巨大的，却是市民、甚至是施工人员此前从未想到的。

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砂卵石含量高达90% 盾构机接近在岩石中行进

“从目前掌握的技术资料来看，兰州地质条件是中国乃至世界最复杂、最不利施工的卵石地层，卵石含量以及石英含量极高，水压大，采砂区、地勘孔不确定性高，特别是下穿黄河段风险极大，要面临盾构机在黄河河床高压条件下更换刀具等诸多难题。”对于兰州轨道交通1号线一期工程的施工难度，多次来兰指导施工的中国工程院院士钱七虎如此评价。

对于迎马穿黄区间的施工难点，负责施工的中铁十六局项目部总工程师戴兵的总结是：高富水、高含量、大粒径砂卵石地层。在成功实现穿黄施工后，这样的总结看似轻描淡写，但在穿黄施工过程中，却给施工带来巨大的难度。

“（穿黄段）砂卵石含量高达85%-90%，卵石粒径普遍在20cm至60cm之间，盾构机接近在岩石中行进。”戴兵告诉兰州晨报记者，迎马区间盾构施工需长距离穿越黄河上游高富水、大粒径、高硬度的砂卵石底层，且地层中有大量大粒径漂石存在，受地质条件与水文条件影响，掘进过程中面临盾构机漏浆失压、击穿河床、河水倒灌、刀盘卡死等巨大风险，这也让国内轨道交通领域知名专家将穿黄盾构施工定义为“世界级技术难题”。

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黄河北岸遇采砂坑大粒径卵石卡死盾构刀盘

据戴兵介绍，迎马区间位于银滩黄河大桥北侧附近黄河河床下方15米至22米，右线长约1906米，左线长约1908米，左右线下穿黄河段长度均为404米。2014年11月1日，“金城五号”泥水平衡盾构机从迎门滩站始发，次年10月8日抵达黄河北岸河堤，开始下穿黄河底部。

事实上，在整个穿黄隧道掘进过程中，遇到难题最多的施工段，恰恰在黄河北岸河堤附近。2015年12月31日迎马区间右线隧道成功穿黄当天，记者现场走访时，盾构施工技术人员告诉记者，“金城五号”在黄河北岸频繁遇到高密度大粒径卵石群，且表面光滑，盾构机刀盘无法切削，甚至出现刀盘被卡死的现象。施工条件最恶劣时，甚至需要两天时间才能掘进1环（每环1.2米）。

戴兵告诉兰州晨报记者，上述难度最大的施工段，过去曾是一座采砂场，采砂作业将细沙筛出后，大粒径的卵石被抛入河床底部，而迎马区间隧道恰好要经过这处堆满卵石的采砂坑。在刀盘卡死后，盾构施工人员需在高于大气压两倍的压力下进入盾构机仓，徒手清理大粒径砂卵石。

另外，在银滩湿地公园下方，盾构掘进也遇到难题。其原是安宁第四水厂的水源地，地层中的沙粒在水厂抽水时被抽走，剩下的全是密集的卵石。

如今，在迎门滩站工地上，承建迎马区间的中铁十六局项目部专门设立了一个展架，摆放着该区间盾构掘进过程中挖出的大粒径卵石，以及被卵石击碎的盾构机刀头、刀片。

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迎马区间双线成功穿黄为同类型施工打下基础

成功穿越黄河北岸采砂坑、正式进入黄河底部后，迎马区间掘进速度加快。除有一次高压水击穿管片螺栓孔之外，再未遇到大的难题。“条件顺利时每天可掘进12米左右，即便在卵石群聚集的地段，每天也能掘进4环。”

经过不懈努力，“金城五号”、“金城六号”泥水平衡盾构机先后下穿银安路、黄河北岸中间风井、北滨河路、湿地公园，分别于2015年12月31日、2016年1月30日顺利抵达黄河南岸，成功完成下穿黄河作业任务。

戴兵告诉兰州晨报记者，正如钱七虎院士“世界级难度，无经验可循”的总结，迎马区间穿黄施工的确没有任何前例可供借鉴。在施工过程中，中铁十六局项目部不断根据实际情况的变化调整盾构掘进参数，优化道具配置，遇到砂卵石聚集情况后提高泥浆浓度，成功总结出一套行之有效的穿黄盾构施工工艺，为1号线一期工程及今后其他地铁穿黄项目提供了大量可资借鉴的成功经验。

兰州晨报记者师向东 实习生冯梦瑶

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