地鐵3號線南延段上廈區(qū)間施工現(xiàn)場。（廈門地鐵 供圖）

　　廈門地鐵3號線是貫穿整個“十四五”時期的廈門重點(diǎn)工程——2021年6月25日，廈門地鐵3號線廈門火車站至蔡厝站段開通運(yùn)營；2022年1月，地鐵3號線南延段正式開工建設(shè)，目前正全力沖刺建成投用目標(biāo)。分段建設(shè)、分段開通運(yùn)營，其施工時間之長、施工難度之大，遭遇的自然條件、文脈保護(hù)之難，實(shí)屬罕見——已開通運(yùn)營的3號線（廈門火車站至蔡厝站段）過海段穿越廈門島東側(cè)海域遇上了國內(nèi)罕見的海底風(fēng)化深槽天險；目前在建南延段穿越萬石山等復(fù)雜地質(zhì)及臨海富水地層，還毗鄰廈門保留較完整的展現(xiàn)近代歷史風(fēng)貌的廈港老城區(qū)……

　　難題如何破解？近日，記者走近建設(shè)者，聽他們講述背后的故事。

礦山+泥水盾構(gòu) 攻克過海難題

　　“雖說男兒有淚不輕彈，但那一次走過海段的時候，眼淚忍不住掉下來。”現(xiàn)任廈門地鐵建設(shè)公司3號線南延段項(xiàng)目經(jīng)理邱林楓回憶說，2020年9月26日，地鐵3號線過海段貫通當(dāng)天，他沒有參加貫通儀式，一直到3號線開通運(yùn)營前夕，他一個人從島內(nèi)的五緣灣站一直走到翔安的東界站。這段路程，他和其他建設(shè)者們一齊走了1700多個日日夜夜。

　　邱林楓在2018年擔(dān)任地鐵3號線過海段一工區(qū)的項(xiàng)目經(jīng)理。“過海段海域區(qū)間長約4公里，礦山法區(qū)間長度2.6公里，泥水盾構(gòu)區(qū)間長度1.4公里。”采訪時，邱林楓不假思索說出了這些數(shù)據(jù)，他說，這些數(shù)字他可能一輩子都不會忘。

　　地鐵3號線過海段的地質(zhì)復(fù)雜程度及施工難度遠(yuǎn)超預(yù)期，存在多個風(fēng)化深槽、風(fēng)化囊、基巖突起等地質(zhì)現(xiàn)象，地質(zhì)勘察整整用了一年半的時間才完成。“正是因?yàn)榈刭|(zhì)復(fù)雜多變，僅用一種工法難以應(yīng)對，且風(fēng)險極大，所以最后選擇‘礦山+盾構(gòu)’的組合工法，將兩種工法的優(yōu)勢相結(jié)合，更好地控制了風(fēng)險。”邱林楓介紹說。

　　“礦山法區(qū)間左右線先后穿越了9次海底風(fēng)化深槽。風(fēng)化深槽是海底巖層因風(fēng)化作用形成的深坑。”邱林楓打了個比方，風(fēng)化深槽就像“夾心餅干”，兩邊看似“硬”，中間卻很“軟”，存在極大的施工風(fēng)險。面對過海段最長的一條長達(dá)290米的風(fēng)化深槽，用了16個注漿開挖循環(huán)，多次邀請國內(nèi)的工程院院士、資深專家研究論證，花費(fèi)13個月才最終攻克。

　　全長約1.4公里（雙線約2.8公里）的地鐵3號線盾構(gòu)法海域段，同樣面臨著復(fù)雜的地質(zhì)條件。最終，廈門地鐵建設(shè)者在海平面下60米（最深80米）、5.38個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓環(huán)境中，完成長約200米孤石群、全斷面砂層、風(fēng)化深槽、上軟下硬等復(fù)雜地層條件下掘進(jìn)，攻克強(qiáng)度高達(dá)204兆帕全斷面花崗巖地層長距離穿越、高水壓環(huán)境下盾構(gòu)密封等多項(xiàng)施工難題，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)多項(xiàng)技術(shù)“零的突破”。如今市民乘客通過地鐵3號線進(jìn)出島僅需5分鐘，背后是4年9個月的默默堅守。

礦山+雙模盾構(gòu) 攻克穿山難題

　　“海底能通，山里也能通！”2022年，邱林楓轉(zhuǎn)戰(zhàn)地鐵3號線南延段，面對地鐵3號線南延段上廈區(qū)間（上李新村站至廈門火車站），他和同事們依舊信心滿滿。

　　上廈區(qū)間是3號線南延段的控制性工程，全長3.2公里，依次下穿和側(cè)穿龍虎山路排洪箱涵、岷廈國際學(xué)校、思明三建宿舍、龍虎山路宿舍、鐵路療養(yǎng)院、萬石山、東坪山、梧村山后接入3號線火車站南端預(yù)留工程。

　　“過程中需長距離穿越軟硬不均地層，以及多段斷層及碎裂巖地層等復(fù)雜地質(zhì)，其中長達(dá)2.19公里的中微風(fēng)化花崗巖，巖石飽和抗壓強(qiáng)度最大達(dá)124兆帕，給掘進(jìn)施工帶來極大挑戰(zhàn)。”廈門地鐵建設(shè)公司3號線南延段項(xiàng)目經(jīng)理許垚謙介紹，為滿足施工的適應(yīng)性、安全性需求，上廈區(qū)間最終采用組合工法施工，其中2.4公里采用雙模盾構(gòu)法掘進(jìn)，0.8公里采用礦山法開挖。

　　許垚謙說，雖然礦山法區(qū)間僅有0.8公里，但最大開挖跨度達(dá)20米，斷面達(dá)231平方米，相當(dāng)于半個籃球場的面積，是目前廈門地鐵在建工程最大的區(qū)間隧道斷面。為滿足通風(fēng)及逃生需要，同步在文屏路靠近山腳處設(shè)置了一座中間風(fēng)井及風(fēng)道。常規(guī)風(fēng)井一般深度只有30多米，而該風(fēng)井深度達(dá)到50.2米，創(chuàng)下廈門地鐵建設(shè)中的最深紀(jì)錄。

　　由于地質(zhì)的復(fù)雜性，單一模式的盾構(gòu)機(jī)無法滿足上廈區(qū)間的施工需求，因此能“軟硬兼施”的雙模盾構(gòu)機(jī)應(yīng)運(yùn)而起。“穿越軟土及上軟下硬地層，適合用‘土壓平衡’模式；進(jìn)入山體后有2000米長距離硬巖隧道，巖石強(qiáng)度高，就適合轉(zhuǎn)換成‘TBM硬巖’模式掘進(jìn)。”許垚謙說。

　　記者了解到，盾構(gòu)機(jī)在上廈區(qū)間共進(jìn)行了6次模式轉(zhuǎn)換，足見地質(zhì)復(fù)雜程度之高、起伏變化之大。許垚謙說，雖然每次模式轉(zhuǎn)換平均需要約20個日日夜夜不間斷操作，但這種可轉(zhuǎn)換的盾構(gòu)施工工法，更好地確保盾構(gòu)隧道施工更快更安全進(jìn)行。

　　無柱車站 破除空間桎梏

　　地鐵3號線南延段還在施工中。近日，記者走進(jìn)主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全成型的曾厝垵站，一座地下兩層車站映入眼簾。與普通的車站大為不同，這個車站的站廳內(nèi)并無立柱。

　　曾厝垵站是全國首個垂直開挖的預(yù)應(yīng)力地鐵車站。之所以采用“無柱設(shè)計”，一方面，標(biāo)準(zhǔn)地鐵車站長度一般為220米至270米，但曾厝垵站受地形限制，僅有140米，是“短胖”型車站；另一方面，因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力技術(shù)特有的“無柱設(shè)計”，能進(jìn)一步增大車站空間，空間開闊度提升80%。

　　不僅是曾厝垵站，地鐵3號線南延段因?yàn)榈靥帍B港老城區(qū)，多數(shù)車站選址毗鄰老城建筑，房屋密度遠(yuǎn)超新開發(fā)區(qū)域，道路最窄處僅8米。“傳統(tǒng)車站采用框架結(jié)構(gòu)，無論是‘兩柱三跨’，還是‘單柱雙跨’結(jié)構(gòu)形式都需要用柱子支撐。”廈門地鐵建設(shè)公司設(shè)計總體技術(shù)主管王華毅表示，地鐵3號線南延段的建設(shè)空間十分有限，若沿用傳統(tǒng)施工工藝，不僅需大規(guī)模拆遷，還可能對周邊風(fēng)貌建筑地基造成影響。

　　最終，廈門地鐵把目光投向了不需要支撐柱的預(yù)應(yīng)力技術(shù)（通過預(yù)先施加的應(yīng)力，改變結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)），但國內(nèi)幾乎沒有地下地鐵車站應(yīng)用該技術(shù)。做第一個吃螃蟹的人，需要面對挑戰(zhàn)的勇氣，更需要經(jīng)得起推敲的智慧。“為了使地鐵車站混凝土結(jié)構(gòu)頂板滿足結(jié)構(gòu)受力、裂縫控制等條件，我們聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)搭建了全國最大足尺（全尺寸實(shí)體模型）模型試驗(yàn)裝置。”王華毅回憶說，那段時間，他頻繁往返上海和廈門。進(jìn)行模型試驗(yàn)當(dāng)天，當(dāng)荷載加壓至設(shè)計值兩倍時，結(jié)構(gòu)變形量僅為規(guī)范限值三分之一，實(shí)驗(yàn)室里響起了成功的歡呼聲。

　　預(yù)應(yīng)力技術(shù)的安全性與可靠性得到充分驗(yàn)證，但耐久性設(shè)計在地鐵領(lǐng)域幾乎是空白。王華毅介紹，在充分吸取橋梁、房建等領(lǐng)域的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)后，結(jié)合地下結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，廈門地鐵構(gòu)建了多道防腐蝕體系——將鋼筋保護(hù)層厚度由規(guī)范要求的55毫米提高到72毫米，經(jīng)測算結(jié)構(gòu)的使用年限可提高40%；采用特殊的管道填充料，在預(yù)應(yīng)力套管內(nèi)部和錨頭封罩內(nèi)填充材料中加入阻銹成分。

　　“廈門地鐵與同濟(jì)大學(xué)共同研發(fā)的地下軌道交通車站預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，成功填補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)空白，構(gòu)建老城區(qū)地鐵建設(shè)的廈門模式。”王華毅表示，傳統(tǒng)地鐵車站明挖法施工不僅要大規(guī)模拆遷，還可能碰損周邊的老城風(fēng)貌，以地鐵3號線南延段為例，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，累計減少拆遷近8000平方米，成功留存老廈門的歷史文化根脈。

　　（廈門日報記者 林欽圣）