地铁施工时地面为何频冒泡泡 专家:保安全的一项技术

   盾构专家：福州地层复杂，这是地铁施工保安全的一项技术，地铁1号线还有多个站点将使用该技术

刀盘喷射泡沫剂

□东快记者许才芳/文 图为福州地铁公司提供

前晚，福州鼓屏路地面冒“泡泡”。而早在今年5月，福州地铁1号线在福峡路施工时，地面就曾冒出大量“泡泡”，之后又出现了几次。这些神秘的“泡泡”从哪来，为何来？

对此，昨日下午，曾经参与过多个城市的地铁盾构施工，并作为人才引入福州市地铁公司的相关专家进行了揭秘。原来，“泡泡”其实是盾构机施工时喷射出的一种化学改良剂。

问题1“泡泡”的功能

防止地面沉降 保持土壤压力

目前，全国各地地铁施工时已经普遍采用带有泡泡的“泡沫喷射盾构机”，这种盾构机通过刀盘的孔洞往外喷射泡沫。

为何掘进隧道时，盾构机上会喷射出泡沫呢？

据了解，根据地层特性和掘进的沉降需要，施工需要添加先进的化学添加剂。

在建设地铁时，城市承建地下隧道主要是根据土压平衡式工作原理，根据土层埋深的高度和土层自己的物理性质，来平衡土层开挖时的压力。

而盾构机在转动时会对土层产生扰动，盾构机往前推进时，通过梯形状进行分解，产生一种平衡，平衡中进行取土。

在这样土压平衡的状态下，因为土体受盾构机挤推，会产生一些物理变化，挤推过程中，土体会变形，水分会流失。

福州地层比较复杂，从南到北，从最软的到最硬的，如果在这种粘土当中，不采取泡沫施工，开挖时盾构机支护达不到，土地流失和水分损失容易导致地面塌陷。

而润滑、支护、减阻就是“泡泡”所带来的三大作用。

其中，支护就是相当于小孩吹泡泡时，每一个泡泡把每一个土颗粒膨胀，形成一定的压力，形成一个阻碍的一堵墙，盾构机在开挖时就能起到抗磨、减阻、支撑的作用。

问题2 为何钻地而出

地下泡沫顺着“爆破区”孔隙蹿出地面

鼓屏路上的泡沫为何会钻出地面呢？其实，市民看到冒到地面的泡沫，就是膨胀，是一种化学反应，是盾构机喷洒出来的，是水和泡沫原液结合成混合的液体，一般是百分之二的原液和百分之九十八的水，结合成的混合液再和空气结合，比例是百分之九十五的空气和百分之五的混合液。

由于鼓屏路地下有不少孤石，盾构机无法通过孤石路段，因此，在今年的三四月，施工方在鼓屏路面上打孔，放炸药，将完整的石头炸成一块块小石头，盾构机得以穿行。在爆破和盾构过程中，土体变得松软。

而在这个动态的过程中，土层压力值高并顺着盾构机往上走，冲破了原有地层的压力和平衡，加上土层松散性比较强，带有压力的液体或气体往路面上逃逸，因此，前晚鼓屏路冒出“泡泡”的地方，就是孤石爆破的区域。

问题3 还有哪会冒“泡泡”

过江区间等站点还将使用该技术

目前，福州地铁1号线总共有22台盾构机在地下掘进隧道，是不是盾构机所经过之处，路面都会冒出“泡泡”呢？

据这位专家透露，盾构机喷泡沫要依据地质复杂程度而定，从树兜到屏山，再到东街口的区域，这里的地层非常复杂，开始是淤泥，掘进到200多环，就进入到松散的残积土，到农业厅附近已经达到80兆帕的压力，400米的推进距离，地层经历了淤泥、软土到硬岩。

该专家解释，福州地层相对复杂，从淤泥到粘土，再到强风化的花岗岩，整个地层变化从最软的流塑状到最硬的160至170兆帕的压力，而普通的铁压力值是120兆帕，可以说比铁还硬，这种可以喷射泡沫的盾构机可以破180兆帕以上的压力。

1号线中，东街口-屏山、屏山-树兜、三角埕-胪雷、胪雷-福州火车南站和过江区间的达道-上藤区间还将投入大量的泡泡改良剂。

专家解释，过江区间如果不使用改良剂，将会给工作带来非常大的阻力。

延伸阅读

不用“泡泡”技术 广州地铁曾大面积塌方

据了解，1999年，广州建设地铁1号线时，采用了日本川崎公司的技术，而未采用边施工边喷射泡沫的技术，从而造成地铁大面积塌方；后来引入欧洲技术，广州地铁2号线使用了德国“海瑞克”盾构机，该机器带有泡沫系统，避免了盾构时出现塌方现象。不过，上海由于地质原因，上海地铁并未采用这种技术。