喜大普奔！地铁一号线东方红广场站主体结构封底
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在历经3年多时间的艰苦奋战后，兰州轨道交通1号线一期工程东方红广场站终于“啃”下最硬的一块骨头，车站主体结构施工取得阶段性进展。
7月24日下午，随着最后一块底板完成混凝土浇筑，东方红广场站主体结构完成封底，这也意味着困扰兰州地铁施工的世界性地质难题——红砂岩，最终被兰州轨道交通人所攻克。
兰州轨道交通最大车站频繁遭遇红砂岩地层
东方红广场站西起金昌路十字，东至平凉路十字，主体结构长683米，标准段宽41.3米，埋深17米，车站总建筑面积66114.74平方米，是兰州轨道交通1号线最大的车站，也是亚洲第三大地铁站。
作为兰州轨道交通1、2号线换乘车站，东方红广场站主体结构下方交错布置着分属19家产权单位的不同类型、密如蛛网的各类地下管线，管线迁改作业犹如开颅手术。2014年3月下旬，东方红广场站正式开建，管线迁改成为摆在建设方中铁二十局项目部面前的首要任务。“电话邀约，登门拜访，跑断腿，说破嘴。”中铁二十局项目部经理杨宏说，经过兰州市轨道公司和中铁二十局及其他相关单位与管线产权单位的不断协调衔接，管线改迁这头“拦路虎”终被降服。
但随着工程的推进，项目部又遭遇了开建至今最大的一道难题，这就是工程界的世界性难题——红砂岩地层，红砂岩地层的频繁出现，给东方红广场站的建设带来巨大的困扰。
“红砂岩地层在全世界分布较广，比如兰渝铁路胡麻岭隧道遇到的‘第三系粉细砂’，173米的距离整整打了6年，而东方红广场站的地质条件学术上叫做‘第三系红砂岩’，虽然名称不同，但实际上是一个东西。”杨宏告诉记者，红砂岩地层在不同地区的特性差异较大，而兰州轨道交通建设中遇到的红砂岩地层更为独特——兰州的红砂岩其实并非“岩”，而是细粉砂在特殊物质和条件下胶结形成的岩状物，“实际上兰州人一直把它叫做‘红毛沙’。”
据杨宏介绍，兰州轨道交通1号线的红砂岩地层主要以东方红广场站为中心，东、西延伸至五里铺站、西关什字站，其特殊之处在于，兰州的地下水位非常高，而红砂岩地层一旦见水就立刻液化，“成了稀泥，几乎难以开挖，而且没有有效的办法提前进行降水。”
校企合作成立课题组攻克红砂岩地质难题
据了解，针对红砂岩地层的不利影响，中铁二十局项目部采用三种方式进行降水、止水，其一是基坑外打深降水井，在基坑外每隔10米就设置一处降水井，深度达到基坑以下10米;其二是基坑维护结构采用咬合桩构筑止水帷幕，但即便如此，基坑内的渗水依然非常多，向下开挖8米即能见水，普通的轮胎式挖掘机无法作业，项目部只得调集多台履带式挖掘机进行土方开挖;其三是布设真空泵从地下抽水，形成临时干燥面，在进行地板施工，这种工法虽然效果较好，但由于施工周期长，一块20米长的底板从抽水到浇筑完成需要10-15天时间，对工期影响较大。
杨宏告诉记者，为了攻克红砂岩难题，中铁二十局项目部与兰州理工大学组成课题组，在施工过程中对红砂岩进行深入的研究。“这一课题的主要目的，是探索面对红砂岩地层时如何预先将水，将水截流在基坑之外。具体的研究内容主要是对红砂岩的物理力学性质进行分析，包括红砂岩地层的富水机理、不同方向和不同水头压力下的透水系数、渗流特征以及承载力等，以此为依据确定基坑外降水井的间距。如果降水井间距小于透水半径，水就会进入降水井，基坑内形成干燥作业面;而如果降水井间距大于透水半径，结果就是地下水进入基坑，红砂岩液化进而给施工带来巨大影响。”
课题组的在东方红广场站进行的初步研究显示，红砂岩地层的透水半径为2米，且垂直渗透系数小于水平方向的渗透系数。“这意味着基坑与周边土体之间存在透水通道，也就是说，即便设置止水帷幕，但只要咬合桩与土体之间存在细微的缝隙，地下水依然能透过止水帷幕渗入基坑。”
“啃”下最硬的骨头
东方红广场站主体结构实现封底
经过中铁二十局项目部和各方科研人员的通力合作，困扰东方红广场站乃至兰州轨道交通1号线一期工程的红砂岩地层难题终被攻克，车站建设的3年多时间内，未发生一起因地质原因导致的事故，车站施工安全隐患和风险得到有效控制。7月24日，随着东方红广场站最后一块底板完成混凝土浇筑，整个车站主体结构施工就此进入冲刺阶段，预计到今年8月底将实现主体结构封顶。
据杨宏介绍，从兰州轨道交通建设的角度来说，此次东方红广场站主体结构封底有着重大意义，至此红砂岩地层这一世界性工程地质难题对地铁施工造成的风险和安全隐患被完全攻克，而中铁二十局项目部与兰州理工大学合作的课题研究，也完全颠覆了业界对红砂岩的认知，让兰州轨道交通人对兰州的红砂岩地层有了全面、真正的认识，这也将为今后兰州轨道交通以及城市地下空间开发利用等同类工程施工过程中面临同样的难题提供了可资借鉴的解决方案。
文图 | 兰州晨报记者师向东 实习生张亚楠
编辑 | 陈索菲娅
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