兰州轨道交通攻克世界级地质难题

发布日期：2017-04-05来源：中铁二十局市政公司编辑：宋珍珍

[摘要]

　　兰州轨道交通东方红广场站基坑土方为红砂岩，地下水丰富，红砂岩遇水迅速软化成泥、具有流塑性，开挖难度非常大。如何有效进行基坑降水?又如何快速进行土方开挖成为难题?

　　然而这不仅仅是东方红广场站的施工难题，红砂岩基坑降水属于世界级地质难题，国内可供借鉴的经验不多，相关文献也很少。目前，东方红广场站工期越来越紧，开挖施工难度越来越大。施工过程中，针对红砂岩地质，中铁二十局市政公司兰州地铁项目部多次组织召开专家论证会，反复探求攻克难题的办法，聘请专家到现场“把脉开方”。

　　他山之石可以攻玉。担负施工重任的中铁二十局市政公司兰州地铁项目部，一面自己想办法，一面积极走出去引进来，通过观摩学习、技术研讨、专家论证等方式摸索经验，强攻世界级地质难题。他们多次外出“求医问诊”，想方设法到兄弟单位“取经”，借鉴具有相同地质条件项目的施工经验。

　　位于榆中县的兰渝铁路胡麻岭隧道，施工时间已长达9年，由中铁十九局承建。该隧道地质条件与东方红广场站地质一致，属于第三系粉细砂岩地质。地下水丰富，施工难度大。

　　原设计方案采用主动降水：即在隧道两侧打设235m深的降水井，间距10m，深入隧底25m，提前在砂岩层降水。但在掌子面开挖时，存在较大渗流水，有时一个月甚至不进反退。该项目部会同设计院及多方专家，会诊后确定在上述降水的基础上，采用超前真空降水、全断面注浆加固等方案。超前真空降水是在隧道掌子面周圈提前打设钢管，利用真空泵负压超前降水，同步配合小导管注浆开挖。全断面注浆加固是根据探孔情况掌握掌子面砂岩的软化情况，根据情况选择超细水泥、硫铝酸盐水泥或WSS浆液，提前在掌子面及其外轮廓线外6m注浆固结带水粉砂，同步配合小导管注浆开挖。得益于这些综合技术措施的采用，胡麻岭隧道每月单口开挖进度稳定在了20-30米的水平。

　　由中铁二局负责施工的兰州轨道交通五里铺-东部市场区间联络通道，因为无法有效解决红砂岩降水难题，采用冷冻法施工。自1992年起，冻结法工艺被广泛应用于上海、北京、深圳、南京等城市地铁工程施工中。该施工法首次在兰州市应用，冷冻后砂岩固结效果好，开挖安全，进度可控，为攻克红砂岩地质土方开挖打开新的思路，但冷冻法施工费用非常昂贵，可以在小范围内实施，无法大面积推广。

　　广场东口正在建设的商业中心---鸿运金茂，基坑采用地下连续墙作为止水帷幕，虽然挡水效果较好，但无法解决基坑内向上渗流水问题。为此，基坑内降水采用轻型井点降水，每开挖一层打设一层轻型井点，基坑开挖缓慢。

　　兰州市第一高楼---南关十字红楼时代广场，基坑采用排桩作为止水帷幕，坑外采用降水井，但基坑内向上渗流严重，施工方也采用轻型井点降水，但降水效果缓慢。据悉，其降水方案已经被清华大学编入教材进行研讨分析。

　　东方红广场地铁站基坑采用咬合桩作为止水帷幕，基坑外采用降水井降水，也无法解决基坑内向上渗流问题，土方开挖难度大，严重影响工期。基坑内采用抽真空降水，成效较好但降水周期长，东方红广场站土方开挖量近60万方，真空降水无法满足进度需求。

　　通过兰州市及周边区域涉及到红砂岩地质的工程项目情况看，目前甘肃省对于红砂岩的认识和研究尚处于初期阶段，红砂岩降水也没有形成一套成熟的理论及工法。轨道交通东方红广场站中铁二十局项目部现正在积极与兰州理工大学展开科研合作。以东方红广场站施工为依托，通过对第三系砂岩特性、富水机理、不同水头压力下渗透系数、渗流特征及承载力等的研究，力求探寻出一种科学、快速、有效的坑外主动降水、阻水方案，通过基坑外降水和堵塞土体渗水通道的办法，把地下水预先阻挡在基坑之外，降低施工难度，加快施工进度。

　　随着兰州市超高层建筑的不断涌现，以及城市地下空间开发利用，红砂岩降水难题必将会成为制约城市建设的关键因素，应当引起人们的高度关注。中铁二十局市政公司兰州地铁项目部与兰州理工大学的科研合作，不仅要为东方红广场站施工提供科学指导，也将为后续同类地质基坑阻水、降水施工作出自己的贡献。也期待更多的有识之士和相关部门能加入到红砂岩的研究中来，为兰州市的发展未雨绸缪，贡献力量。

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