難題五：卵石地層中穿越黃河

　　地鐵雙線穿黃河。蘭州晨報首席記者 裴強 攝

　　2015年12月31日，是蘭州城建史上值得銘記的日子。當日，蘭州軌道交通1號線一期工程迎門灘至馬灘區間右線隧道成功穿越黃河，這不僅是蘭州、更是全國第一條穿越黃河的交通隧道工程。2016年1月30日，迎馬區間左線也成功穿黃，該區間實現雙線穿黃。

　　成功穿黃讓人欣喜，但穿黃過程中遇到的巨大的，卻是市民、甚至是施工人員此前從未想到的。

　　砂卵石含量高達90%盾構機接近在巖石中行進

　　“從目前掌握的技術資料來看，蘭州地質條件是中國乃至世界最復雜、最不利施工的卵石地層，卵石含量以及石英含量極高，水壓大，采砂區、地勘孔不確定性高，特別是下穿黃河段風險極大，要面臨盾構機在黃河河床高壓條件下更換刀具等諸多難題。”對于蘭州軌道交通1號線一期工程的施工難度，多次來蘭指導施工的中國工程院院士錢七虎如此評價。

　　對于迎馬穿黃區間的施工難點，負責施工的中鐵十六局項目部總工程師戴兵的總結是：高富水、高含量、大粒徑砂卵石地層。在成功實現穿黃施工后，這樣的總結看似輕描淡寫，但在穿黃施工過程中，卻給施工帶來巨大的難度。

　　“(穿黃段)砂卵石含量高達85%-90%，卵石粒徑普遍在20cm至60cm之間，盾構機接近在巖石中行進。”戴兵告訴蘭州晨報記者，迎馬區間盾構施工需長距離穿越黃河上游高富水、大粒徑、高硬度的砂卵石底層，且地層中有大量大粒徑漂石存在，受地質條件與水文條件影響，掘進過程中面臨盾構機漏漿失壓、擊穿河床、河水倒灌、刀盤卡死等巨大風險，這也讓國內軌道交通領域知名專家將穿黃盾構施工定義為“世界級技術難題”。

　　黃河北岸遇采砂坑大粒徑卵石卡死盾構刀盤

　　據戴兵介紹，迎馬區間位于銀灘黃河大橋北側附近黃河河床下方15米至22米，右線長約1906米，左線長約1908米，左右線下穿黃河段長度均為404米。2014年11月1日，“金城五號”泥水平衡盾構機從迎門灘站始發，次年10月8日抵達黃河北岸河堤，開始下穿黃河底部。

　　事實上，在整個穿黃隧道掘進過程中，遇到難題最多的施工段，恰恰在黃河北岸河堤附近。2015年12月31日迎馬區間右線隧道成功穿黃當天，記者現場走訪時，盾構施工技術人員告訴記者，“金城五號”在黃河北岸頻繁遇到高密度大粒徑卵石群，且表面光滑，盾構機刀盤無法切削，甚至出現刀盤被卡死的現象。施工條件最惡劣時，甚至需要兩天時間才能掘進1環(每環1.2米)。

　　戴兵告訴蘭州晨報記者，上述難度最大的施工段，過去曾是一座采砂場，采砂作業將細沙篩出后，大粒徑的卵石被拋入河床底部，而迎馬區間隧道恰好要經過這處堆滿卵石的采砂坑。在刀盤卡死后，盾構施工人員需在高于大氣壓兩倍的壓力下進入盾構機倉，徒手清理大粒徑砂卵石。

　　另外，在銀灘濕地公園下方，盾構掘進也遇到難題。其原是安寧第四水廠的水源地，地層中的沙粒在水廠抽水時被抽走，剩下的全是密集的卵石。

　　如今，在迎門灘站工地上，承建迎馬區間的中鐵十六局項目部專門設立了一個展架，擺放著該區間盾構掘進過程中挖出的大粒徑卵石，以及被卵石擊碎的盾構機刀頭、刀片。

　　迎馬區間雙線成功穿黃為同類型施工打下基礎

　　成功穿越黃河北岸采砂坑、正式進入黃河底部后，迎馬區間掘進速度加快。除有一次高壓水擊穿管片螺栓孔之外，再未遇到大的難題。“條件順利時每天可掘進12米左右，即便在卵石群聚集的地段，每天也能掘進4環。”

　　經過不懈努力，“金城五號”、“金城六號”泥水平衡盾構機先后下穿銀安路、黃河北岸中間風井、北濱河路、濕地公園，分別于2015年12月31日、2016年1月30日順利抵達黃河南岸，成功完成下穿黃河作業任務。

　　戴兵告訴蘭州晨報記者，正如錢七虎院士“世界級難度，無經驗可循”的總結，迎馬區間穿黃施工的確沒有任何前例可供借鑒。在施工過程中，中鐵十六局項目部不斷根據實際情況的變化調整盾構掘進參數，優化道具配置，遇到砂卵石聚集情況后提高泥漿濃度，成功總結出一套行之有效的穿黃盾構施工工藝，為1號線一期工程及今后其他地鐵穿黃項目提供了大量可資借鑒的成功經驗。

　　蘭州晨報記者 師向東 實習生 馮夢瑤