長沙地鐵3號(hào)線一期工程阜埠河站～靈官渡站區(qū)間（以下簡稱阜～靈區(qū)間）線路總長2.65km，盾構(gòu)施工需穿越湘江、溶洞發(fā)育區(qū)。溶洞發(fā)育地段總長323m，其中橘子洲上長度為180m，湘江內(nèi)長度142m，該溶洞發(fā)育區(qū)溶洞見洞率高，地質(zhì)復(fù)雜，且與湘江水存在水力聯(lián)系，存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

長沙地鐵3號(hào)線阜靈區(qū)間走向圖

為此，長沙地鐵多次組織施工、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位開展科技攻關(guān)，多次邀請(qǐng)國內(nèi)知名專家召開論證會(huì)，通過反復(fù)研究，確定了水上鋼平臺(tái)施工方案，將溶洞處理由水上施工化為“陸地”施工等系列方案，有效解決了淺溶洞區(qū)鋼管樁如何打設(shè)的技術(shù)難題。在參建各方的共同努力下，1月5日阜靈區(qū)間雙線安全穿越湘江溶洞加固區(qū)。

圖為長沙地鐵3號(hào)線阜靈區(qū)間溶洞加固水上鋼平臺(tái)。長沙地鐵在溶洞處理過程中，采用地表注漿和江內(nèi)注漿填充處理，并搭設(shè)水上作業(yè)平臺(tái)，最大限度降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

阜～靈區(qū)間施工難度極大、風(fēng)險(xiǎn)極高，具有很強(qiáng)的挑戰(zhàn)性，該區(qū)間位于湘江之下，該區(qū)間地層復(fù)雜、地下水豐富、存在溶洞發(fā)育區(qū)、巖層破碎帶，且溶洞水與湘江水系聯(lián)通，具有高承壓水地層特性，過江風(fēng)險(xiǎn)極大。

在土壓平衡與泥水盾構(gòu)的選型上，主要取決于刀盤扭矩控制和地面沉降控制。由于泥水盾構(gòu)對(duì)土倉壓力控制方面具有更高的準(zhǔn)確性，帶壓泥水能夠保持開挖面地層穩(wěn)定，無需特殊土體改良措施，適應(yīng)高水壓、長距離、大埋深底層。同時(shí)，刀盤扭矩小，采用泥漿泵泵送形式出渣，不需要渣車，洞內(nèi)施工環(huán)境好，出渣和掘進(jìn)效率高等特點(diǎn)。因此，長沙地鐵首次在該區(qū)間采用泥水平衡式盾構(gòu)掘進(jìn)湘江地鐵隧道。

工程區(qū)間線路較長，盾構(gòu)施工下穿湘江中路、湘江東岸大堤、湘江、橘子洲頭、巖溶發(fā)育區(qū)、巖層破碎帶、湘江西岸大堤、岳麓教科新村等眾多風(fēng)險(xiǎn)源，盾構(gòu)施工過程中，必須嚴(yán)格控制施工參數(shù)，確保周邊環(huán)境及施工安全可控。

區(qū)間下穿橘子洲國家5A級(jí)風(fēng)景區(qū)和湘江東西河汊（二級(jí)水源保護(hù)區(qū)）。其中橘子洲梅園和湘江西河汊均有溶洞發(fā)育，溶洞發(fā)育地段總長323m，其中地面長度為180m，江內(nèi)長度142m。溶洞處理需在景區(qū)及西河汊區(qū)內(nèi)組織施工，環(huán)保、水保、窗口形象等要求極高，社會(huì)影響較大。

作為長沙首條采用泥水盾構(gòu)機(jī)穿越湘江地鐵隧道，無類似工程經(jīng)驗(yàn)可借鑒，該工程又是一個(gè)全新課題，在技術(shù)和工藝上面臨一系列全新的挑戰(zhàn)。

由于本段盾構(gòu)隧道主要穿越砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、細(xì)砂巖、中風(fēng)化灰?guī)r等軟硬不均地層等，易造成盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩大，消耗嚴(yán)重。盾構(gòu)隧道穿越斷裂帶，且區(qū)間內(nèi)存在巖溶發(fā)育，隧道洞身、隧道頂板之上，隧道底板之下均有溶洞分布，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)影響較大，必須采取有效措施預(yù)防突水及盾構(gòu)機(jī)塌落等風(fēng)險(xiǎn)。

區(qū)間下穿湘江長度約1.6km，下穿區(qū)段地層變化大，埋深大，水頭壓力高，如何防止盾構(gòu)機(jī)下穿湘江過程中出現(xiàn)冒頂、主軸承密封擊穿、隧道進(jìn)水等事故，成為施工面臨的重大課題。