中新網(wǎng)山東新聞12月10日電(周藝偉)濟南以“泉城”著稱，是中國唯一一座地鐵建設和泉水保護并存的城市。其主城區(qū)南高北低、東西狹長，地層結(jié)構復雜，富含高水壓地下水，有超高強度灰?guī)r，地質(zhì)軟硬不均，千佛山斷裂帶與無影山凸起更添復雜變數(shù)。
濟南這種特殊地質(zhì)條件，讓地鐵建設面臨泉水保護、穿越斷裂帶、下穿采空區(qū)、超大規(guī)模孤石群、黃河灘淤等一系列世界級地質(zhì)工程施工難題。
地鐵建設如何做到“與泉水共生”？在黃河灘淤里怎樣建車站？近日，記者走進濟南軌道交通7號線數(shù)智指揮中心尋找答案。
保泉為先：技術創(chuàng)新守護泉脈
自1988年萌生地鐵修建構想，濟南便開啟漫漫保泉探索征程，十余次邀請院士及國內(nèi)外專家開展保泉專題研究論證。其間，地鐵規(guī)劃屢經(jīng)擱置�；凇叭恰钡刭|(zhì)情況，濟南創(chuàng)新性提出“繞避升抬”泉水保護設計理念，將地鐵線路繞開泉水敏感區(qū)、避開地下含水層、升抬地下線路埋深，消除軌道交通建設對泉水的影響。
從構想到落地，濟南探索地鐵建設與泉水共生，歷時30余載。如今，濟南地鐵網(wǎng)絡漸趨完善，已建、在建及規(guī)劃建設的地鐵線路達9條。其中，3號線二期不久前剛剛開通運營，在建的5條地鐵線路工程項目預計3年內(nèi)陸續(xù)完工。
泉水保護不僅依靠前期縝密的規(guī)劃與論證，更離不開先進設備與工藝的有力支撐。
據(jù)濟南軌道交通集團建設投資公司7號線項目管理部經(jīng)理杜樂樂介紹，抽灌一體化智能回灌設備由降水井、沉淀水箱、水處理裝置和回灌井組成，是濟南為保護地下水而首創(chuàng)的關鍵利器。目前，在濟南地鐵建設中，該設備能使提升地下水回灌率達80%以上，真正實現(xiàn)了“水從哪里來，再回到哪里去”。
此外，在橫穿泉水徑流核心區(qū)域地鐵線路的建設中，濟南創(chuàng)新性采用地鐵車站導流技術，有機整合匯水系統(tǒng)、地下水補償徑流系統(tǒng)和排水系統(tǒng)，實現(xiàn)車站上下游地下水連通，讓車站周邊地下水流場基本恢復至建設前狀態(tài)。
穿山跨河：硬巖灘淤“攔路”
攻克“地鐵與泉水共生”問題后，濟南地鐵修建又遇硬巖、灘淤“攔路”。
濟南軌道交通7號線作為中國首條上跨黃河的地鐵線路，采用公軌合建的集約化建設形式，上層公路橋下層地鐵軌，是黃河上跨徑最大、鋼橋總長度最長的公軌分層合建橋梁。
從南到北，7號線“穿山跨河”，沿途經(jīng)過9種不同地層，3條斷裂，9條河流，并4次穿越鐵路、4次穿越地鐵。復雜地質(zhì)與多風險源交織，增加了建設風險和難度。
“從鳳凰南路站到歷下廣場站為硬巖地層，巖石強度極高，蓋子山和轉(zhuǎn)山的巖石強度達166MPa。”杜樂樂稱，為此，施工團隊創(chuàng)新使用土壓/TBM雙模盾構機，兼具兩種掘進模式，攻克單一模式盾構機在極端硬巖地層掘進效率低、TBM無法在復合地層掘進的技術性難題。
杜樂樂介紹說，該雙模盾構機最大掘進速度可達每分鐘80毫米，總功率高達1400千瓦，是中國國內(nèi)同直徑最大功率盾構機，它的應用提高了盾構機施工效率和掘進速度，開啟濟南造雙模盾構機2.0時代。
而7號線的黃河北段，地層以粉土、粉質(zhì)黏土為主，局部為細沙、粉沙、淤泥質(zhì)土等軟弱土質(zhì)地層，地基脆弱易發(fā)生變形和沉降，給盾構施工和基坑開挖帶來較大風險。為解決此問題，施工團隊采用三軸攪拌樁對地連墻兩側(cè)槽壁進行加固處理及端頭井中板逆作方案，確保地連墻成槽質(zhì)量及基坑開挖過程風險可控。
數(shù)智賦能：精準支撐地鐵建設
隨著軌道交通的發(fā)展，對水文地質(zhì)勘測也提出了更高要求，濟南城區(qū)四維地質(zhì)環(huán)境可視化信息系統(tǒng)平臺應運而生。
據(jù)濟南軌道交通集團總經(jīng)理助理、大數(shù)據(jù)部部長李罡介紹，該系統(tǒng)融入濟南近60年來的泉水水文情況及前期勘測的300萬組數(shù)據(jù)，刻畫出濟南主城區(qū)近2000平方公里的四維地質(zhì)環(huán)境模型，為摸清泉脈分布特征、實現(xiàn)地鐵建設與泉水保護共榮共生提供了數(shù)字化支撐。
為進一步提升盾構機智能化水平，濟南軌道交通集團攜手山東大學、山東軌道交通設計院等單位，共同研發(fā)出中國首個“五官一腦”高端智能盾構機，包含地質(zhì)預報、地層特征感知、氣體環(huán)境監(jiān)測、滾刀實時監(jiān)測、同步注漿檢測與輔助決策支撐等六套智能裝備系統(tǒng)，成功實現(xiàn)盾構機施工從“盲開”到“導航”的轉(zhuǎn)變，進一步提升施工精準度與安全性。(完)
