【地鐵2號線海底隧道全長2784米】
●施工方法:泥水平衡盾構法
●項目特點:(1)國內首條海底盾構地鐵隧道，海底穿過18種不同地質，其復雜程度，超越以往水下隧道工程；
(2)國內首創新技術、新工藝20多項，其中9項技術成果已申報國家技術專利。
【地鐵3號線過海段全長4898米】
●施工方法:礦山法、盾構法
●項目特點:(1)廈門本島至翔安片區的快速跨海連接通道；
(2)海域礦山法段全長約2600米，分布著大小不均的9條風化槽，總長度占比高達23%——這一比例遠遠高于當年的廈門翔安海底隧道，在同類型海底隧道中也十分罕見。
地鐵3號線過海區間施工現場。(本報記者王協云攝)
廈門網訊(廈門日報記者陳運軍殷磊吳?？质┶S通訊員李琳朱俊博)修建地鐵不容易，在海底修地鐵，更是難上加難。廈門本島中心與島外各組團之間有海域和山體組成的自然隔斷，修建跨海地鐵，是廈門實現跨島發展的必然選擇。
按照近期建設規劃，廈門共有三條跨海地鐵，分別是地鐵1號線、2號線、3號線，構建三向出島的軌道交通骨架網絡。其中，2號線、3號線過海段均是海底隧道。海底地質復雜，施工難度空前。特別是2號線，它是國內首條海底盾構地鐵隧道，是迄今為止廈門地鐵建設進程中最難啃的“硬骨頭”。不過，工程人員憑著智慧和毅力，啃下了一塊塊“硬骨頭”，創造了國內地鐵修建史上的多個第一。
中國工程院錢七虎院士對2號線工程給出了這樣的評價:“在極端復雜的地質條件下，采用的不良地質處理、設備選型、參數配置和施工技術方案總體合理，掘進效率總體處于較高水平。”2號線過海段共采用了新技術、新工藝20多項，9項技術成果已申報國家技術專利，為今后海底隧道建設積累了寶貴經驗，儲備了重大關鍵技術。
【為海底“體檢”】
在航道“空窗期”鉆探加密補勘查清“漏網”孤石
地鐵2號線鋪軌現場。(本報記者王協云攝)
如果把開挖海底隧道比作一場大型“手術”的話，那么，“術前”要對海底做全面而又細致的“體檢”，掌握海底的地形地貌、地質情況，從而確定“手術”方案。
據介紹，地鐵2號線、3號線過海段的勘查，都經歷了初勘、詳勘和加密補充勘查等三個階段。
相比于陸上勘查，海上勘查難度要高很多，需要借助大型工程船舶搭建鉆探平臺，勘查期間，還要克服海上風浪、潮汐等帶來的影響。更難的是，地鐵2號線海上鉆探位于西海域，是廈門最繁忙的海上運輸區域，特別是3月-10月期間，航道中航行的船舶更是星羅棋布，而鉆探要在繁忙的海運時刻表中“見縫插針”。為了求得一個短暫的“空窗期”鉆探施工時間，建設單位每周都需召集海事、航道、港口、碼頭等17個部門開展協調會。這樣的會議召開不下10次，各方耐心細致配合，最終完成了全部航道鉆孔的鉆探。
在地鐵2號線過海段勘查期間，工程人員共完成海上鉆孔236個，鉆探長度達9000余米，另外還完成了47.5公里的海上地震勘探工作，為設計方案及施工方法的選擇提供了翔實的地質依據。由于西海域段主要底層為花崗巖，風化后的土層中普遍殘留孤石。為進一步查清“漏網”孤石，工程人員還進行了加密補充勘查。
“體檢報告”也能為“手術”方案的選擇提供依據。比如，地鐵2號線隧道穿越的海底區域有18種不同地質，不穩定的軟硬巖石縱橫交錯——在這樣的地質條件下，用傳統爆破的方法極有可能發生透水坍塌事故，最終選擇了風險相對較低、對環境影響較小的泥水平衡盾構法。而地鐵3號線過海段，有兩段區域地質情況差異明顯，地質較硬的用了礦山法，地質較軟的則用了盾構法。
【突破“孤石群”】
用泥漿特制保護膜在“地質博物館”里填補巖石縫隙
2019年5月28日，地鐵3號線島內段最長礦山隧道順利貫通。(資料圖/本報記者王協云攝)
廈門地鐵2號線穿越的海底隧道全長2784米，僅僅3分鐘的車程，可打通這條隧道卻整整花了將近4年的時間。這是我國首條開工建設的海底盾構地鐵隧道，它要穿越的海底區域，位于太平洋火山地震帶，共有18種不同地質，可以說是“地質博物館”，其地質結構復雜程度，超越以往所有的水下隧道工程項目。
在這樣的地質條件下，施工方采用了更為保險的泥水盾構施工法。龐大的盾構機在廈門海底像“鋼鐵蚯蚓”一樣，刀盤的刀頭旋轉削切下施工區域前的巖土，再通過管道注入泥漿，讓泥漿攜帶巖土輸送到地面上來。盾構機不怕整塊的堅硬巖石，也不怕松軟的沙土，最怕的就是軟硬混在一起的孤石群。
地鐵2號線過海段盾構機在海底行進到600米時，意外發生了——盾構機被卡在孤石群，怎么也往前推進不了。唯一的方法是工人進入到盾構機的前端，手動清理卡在刀盤中的孤石。由于盾構前端區域氣壓非常高，其工作難度之大超乎想象，全國僅有幾百人擁有從事這項高危工作的資質。
工作人員人工清理孤石時，新的意外又出現了:施工區域的海底正在漏氣，一旦氣體不斷泄漏，前艙隨時可能發生巖土坍塌甚至海水倒灌的災難性后果。如何堵住巖石之間縫隙造成的漏氣？為了破解難題，建設方請來了國內頂尖專家?？蒲袌F隊經過上百次的試驗，研制出一種特制的泥漿，將其注入開挖區域，讓泥漿在開挖區域形成一層保護膜，以此堵住漏點。通過實地測試，這層泥膜確實有效填補了開挖區巖石的縫隙。
經過100多天的不懈努力，危機解除了，搶修人員可以再次進入開挖區清理孤石。被困在海底的盾構機終于突破了13.5米寬的孤石群，繼續向海底掘進。
據統計，在1000多個日夜的施工期內，廈門地鐵2號線跨海段建設團隊打敗了一只又一只“攔路虎”:整條跨海隧道累計帶壓進艙3475次，人工清理孤石1000多立方米，海上爆破處理孤石2519立方米，海底破碎地層土體加固64916立方米，海底換刀712把……這在國內隧道施工史上罕見。
地鐵2號線過海段項目實現了國內首次海上孤石及基巖凸起處理，國內首次海底冷凍法施工，采用衡盾泥保壓等國內首創新技術、新工藝20多項——其中9項技術成果已申報國家技術專利，這為今后海底隧道建設積累了寶貴經驗，儲備了重大關鍵技術。
【攻克風化槽】
外脆內軟如“夾心餅干” 注射雙液漿固化后再炸碎一次爆破僅能開挖0.5米
地鐵3號線風化槽施工。(中鐵隧道局集團供圖)
醫生在給病人動手術時，最怕動脈破裂，導致大出血，修建海底隧道也是如此。海底隧道上方和海水直接相連，水頭壓力最大可達80米，相當于隧道每平方米承受40輛小汽車的壓力，一旦發生塌方，海水涌入，沙石俱下，將造成災難性后果。
地鐵3號線海域礦山法段全長約2600米，分布著大小不均的9條風化槽，總長度占比高達23%。這一比例遠遠高于當年的廈門翔安海底隧道，在同類型海底隧道中也是十分罕見。這些風化槽段，如同外脆內軟的“夾心餅干”，兩邊堅硬的巖石裹著含水、破碎、夾泥的軟巖，與海水相連——不動它時，結構穩定，一旦有外力輕輕一捏，就有可能破碎，給工程帶來了巨大安全隱患和施工風險。
為解決風化深槽對施工造成的影響，工程人員通過超前地質預報準確掌握地質情況，同時采用了提前注射雙液漿的方式。雙漿液為水泥漿和水玻璃配比而成的，凝結快了，噴頭容易堵塞，凝結慢了，堵水效果不明顯。注漿完，風化槽被固結后，再進行爆破開挖。爆破時，更要小心翼翼，精確使用炸藥，一次爆破僅能開挖0.5米，其風險猶如在“刀尖上跳舞”。
右線F1風化深槽長達290米，是地鐵3號線海域礦山法段最長的、地質條件最差、施工風險最高的風化深槽，涌水、滲水、掉塊次數最多。為了“消滅”它，工程人員用了13個月，共計16個注漿開挖循環，2019年9月25日，這段風化槽成功貫通，為隧道全線貫通奠定了堅實基礎。
據介紹，地鐵3號線過海段礦山法段項目共需爆破8500余次，共需雷管59萬余發。
【解疑】
市民乘地鐵1號線可欣賞跨海段美景。(資料圖/本報記者黃少毅攝)
●問題一:為什么地鐵1號線采用高架橋方式過海，而2號線、3號線卻用海底隧道？
地鐵1號線，從高崎到杏林過海段，正好跟集杏海堤線路基本重合，建設方在海堤開口改造工程進行前就做了預留工作，架設高架橋，從而節約成本、降低風險，同時，打造出“海景地鐵”，讓旅途更精彩。而地鐵2號線和3號線沒有這個“先天條件”，且位于主航道、白海豚保護區等，通過前期方案比選，更適合建海底隧道，且地質條件、技術條件也允許。
●問題二:水越深水壓越大，那海水會把地鐵隧道壓塌嗎？
地鐵2號線過海段最深位于海平面60米以下，受到的海水壓力確實大，相當于一個指甲蓋大小的地方，要承受住6公斤的壓力。不過，海底隧道的設計是符合安全要求的，首先，選擇圍巖條件比較好的地方下穿；其次，隧道的形狀是圓形的，可以很好地分散壓力；再次，隧道管片或者襯砌都是用比較好的鋼筋混凝土，結實耐用，而且做了嚴格的防水處理，所以，安全是有保障的。
●問題三:海底隧道如何通風？
地下隧道需要通風換氣，因此要修建風道。地鐵2號線過海段正好經過海上的小島——大兔嶼，工程師們巧妙利用大兔嶼修建豎井作為風道。地鐵3號線過海段則利用施工斜井作為風道。隧道上方每隔一段距離，就安裝有風扇，可以把新鮮的空氣“接力”傳送到隧道內。
