上海屬軟土地層，大規(guī)模地下施工難度很大。經(jīng)過(guò)多年努力，上海突破了某些外國(guó)專家提出的“上海不適宜建地鐵”的觀念束縛

　　文/《瞭望》新聞周刊記者陸文軍

　　隨著2010年世博會(huì)臨近，上海進(jìn)入基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高潮期。

　　為了世博會(huì)期間交通順暢，為上海新一輪發(fā)展打造硬件基礎(chǔ)，大力拓展地下空間、發(fā)展地鐵和越江隧道，成為上海城市交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵工程。

　　上海屬軟土地層，大規(guī)模地下施工難度很大。經(jīng)過(guò)多年努力，上海突破了某些外國(guó)專家提出的“上海不適宜建地鐵”的觀念束縛，硬是在“豆腐里打洞”。

　　在這個(gè)過(guò)程中，上海頻頻遭遇地下“世界級(jí)難題”�！恫t望》新聞周刊在走訪中看到，地下工程建設(shè)者們正試圖用“軟實(shí)力”突破“硬限制”，加緊建設(shè)世界上最大的地鐵網(wǎng)絡(luò)。

　　遭遇“世界級(jí)難題”

　　正在大規(guī)模建設(shè)地鐵、越江隧道等地下工程的上海，由于地質(zhì)條件不利，中心城區(qū)地面建筑密布，地下設(shè)施復(fù)雜，管線密集交錯(cuò)，實(shí)施地下工程難度巨大。

　　本刊記者了解到，上海建設(shè)這些地下工程，施工主要依靠大型裝備盾構(gòu)掘進(jìn)，這些動(dòng)輒直徑幾米、甚至十幾米的“大家伙”，這些龐然大物在施工中必須精確如“手術(shù)刀”，有時(shí)候要穿越的空間，周圍預(yù)留寬度僅幾厘米，還要考慮到對(duì)周邊各種環(huán)境、設(shè)備的影響。

　　近期，由上海城建隧道股份公司承建的上海地鐵9號(hào)線二期徐家匯站至肇嘉浜路站區(qū)間實(shí)現(xiàn)貫通，這項(xiàng)工程中，地下盾構(gòu)的“穿越”幾乎成了不可能的任務(wù)。據(jù)專家介紹，當(dāng)時(shí)，地鐵9號(hào)線的盾構(gòu)必須近距離穿越地鐵1號(hào)線，而盾構(gòu)與正在運(yùn)營(yíng)的1號(hào)線隧道最近時(shí)距離僅有0.83米，難度可想而知。

　　更令施工單位頭痛的是，由于此前的規(guī)劃沒有給地鐵9號(hào)線的施工留下充裕的空間，這項(xiàng)地下工程還不得不面臨一大堆限制條件：第一，盾構(gòu)“頭頂”上的覆蓋土層超淺，最淺處僅4.2米，而淺土層上坐落著一批上世紀(jì)30年代建造的樓房和國(guó)際和平婦幼保健院，施工不能對(duì)這些建筑產(chǎn)生任何影響；第二，盾構(gòu)要穿越大量公用管線，其中離盾構(gòu)最近的雨水管道距離僅為0.34米。

　　經(jīng)過(guò)反復(fù)技術(shù)論證、額外增加大量保障措施、動(dòng)遷居民以防意外，這個(gè)“不可能”的難題終于被攻破。

　　盾構(gòu)完成最后的穿越時(shí)，距離國(guó)際和平婦幼保健院的地基樁和地下生化處理池僅有幾厘米，容不得半點(diǎn)閃失。

　　中國(guó)工程院院士、軟土地下工程專家劉建航說(shuō)：“如此復(fù)雜的工況，在國(guó)內(nèi)甚至世界盾構(gòu)法隧道施工史上都極為罕見。而盾構(gòu)在穿越施工中還必須確保地面交通正常、軌道交通1號(hào)線運(yùn)營(yíng)、周圍管線的安全，難度更大。”

　　據(jù)該工程項(xiàng)目經(jīng)理陶育介紹，像這樣小于5米的超淺覆土盾構(gòu)穿越施工，國(guó)內(nèi)幾乎沒有先例。由于覆土太淺，壓力不夠，如果控制不好，盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)可能難以把握，而且建造好的地下隧道也可能上浮，從而威脅地上的建筑和地下的設(shè)施。

　　為了在“幾乎不可能”的條件下安全施工，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)24小時(shí)值班，嚴(yán)密監(jiān)控盾構(gòu)掘進(jìn)的各項(xiàng)參數(shù)，關(guān)注各種環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，確保盾構(gòu)掘進(jìn)的安全。

　　螺螄殼里做道場(chǎng)

　　目前，上海已擁有8條運(yùn)營(yíng)線路、234公里、162座車站的軌道交通網(wǎng)絡(luò)。今年年底前，上海還將新通車4條軌道交通線路。到明年，另外5條軌道交通新線路將實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)，世博會(huì)舉辦前，上海地鐵將建成400公里運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)。而連通浦東、浦西的越江通道也在大規(guī)模建設(shè)，到2010年，上海中心城區(qū)將建成越江通道17處，車道94條。

　　受訪專家指出，由于上海地質(zhì)條件所限，地下施工較為適宜的土層至多為地下30多米，空間有限。上海中心城區(qū)高樓密集，地下基礎(chǔ)和設(shè)施占用了不少地下空間，而且一些已經(jīng)建成的地鐵線路、隧道等工程也限定了新工程的施工空間，加上上海許多地下管道建于上世紀(jì)50年代前，線路走向和位置等信息不全，也給地下施工帶來(lái)難題。

　　2007年浦東世紀(jì)大道四線換乘車站施工時(shí)，要在已經(jīng)建成的2號(hào)線周圍建設(shè)4、6、9號(hào)線車站，同時(shí)還要保證2號(hào)線正常運(yùn)營(yíng)，這被稱為“世界第一難”。當(dāng)時(shí)，要在正在運(yùn)營(yíng)的2號(hào)線的左下方建4號(hào)線、右邊平行位置建9號(hào)線，頭頂還將有6號(hào)線穿過(guò)，其施工之難，可謂處處掣肘、瞻前顧后。

　　在復(fù)興東路隧道穿越地鐵4號(hào)線、西藏南路隧道穿越地鐵8號(hào)線等工程中，因?yàn)閹资�米的穿越“施工難度和風(fēng)險(xiǎn)實(shí)在太大”，有的要花上1年時(shí)間論證施工方案。

　　為克服困難，上海的建設(shè)施工單位發(fā)明了不少行之有效的“土辦法”。

　　在上海地鐵9號(hào)線二期完成最淺覆土層的“高難度穿越”時(shí)，由于覆土不到5米，理論上根本不足以控制住盾構(gòu)推進(jìn)的姿態(tài)，也就是說(shuō)，盾構(gòu)由于地層壓力太小可能上浮，從而導(dǎo)致對(duì)地下、地面設(shè)施的破壞。

　　為了破解這一難題，施工單位想出了一種“壓重法”，即在地面和地下隧道中，壓上超過(guò)1500噸的鋼板和鉛塊，以增加壓力控制盾構(gòu)精準(zhǔn)掘進(jìn)，隧道變形量被穩(wěn)穩(wěn)控制在安全范圍內(nèi)。

　　在同樣極端復(fù)雜的上海世紀(jì)大道四線換乘車站工程中，如果施工不當(dāng)，二號(hào)線車站既有坍塌的危險(xiǎn)又有上浮的可能。施工單位經(jīng)過(guò)反復(fù)模擬挖掘，發(fā)明了可以從底部把車站拉住的巨型拉力器，以及分散土壓的間隔挖掘法，利用科技攻關(guān)突破了這個(gè)難題。

　　專家建議加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)

　　劉建航對(duì)本刊記者說(shuō)，目前上海地下工程施工難度很大，但是實(shí)踐證明，通過(guò)精心設(shè)計(jì)、認(rèn)真施工，困難是可以被克服的，工程是能夠高質(zhì)量完成的。但是，隨著國(guó)內(nèi)各大城市爭(zhēng)相建設(shè)地鐵，近年來(lái)由于地鐵等地下工程建設(shè)出現(xiàn)的事故在國(guó)內(nèi)也并不罕見，所以風(fēng)險(xiǎn)防范將是國(guó)內(nèi)地下工程建設(shè)中最值得關(guān)注的重點(diǎn)。

　　他指出，首先要充分認(rèn)識(shí)到在軟土底層和建筑密集地區(qū)建設(shè)地下工程，本身就是風(fēng)險(xiǎn)工程，而且不少是高風(fēng)險(xiǎn)工程，施工中困難難以避免。所以必須抓住風(fēng)險(xiǎn)控制手段，科學(xué)分析面對(duì)困難，在施工中做到化險(xiǎn)為夷。

　　劉建航建議，在高難度、高風(fēng)險(xiǎn)地下工程的設(shè)計(jì)、施工階段，必須進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，分析風(fēng)險(xiǎn)因素，降低事故概率。最好定出項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，同時(shí)提出相應(yīng)應(yīng)對(duì)措施和管理辦法。

　　劉建航強(qiáng)調(diào)，在施工中落實(shí)監(jiān)控是關(guān)鍵。在軟土底層的地下施工中，具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性和較多的不確定因素。因此在施工中不能憑經(jīng)驗(yàn)主觀臆測(cè)，而要加強(qiáng)施工監(jiān)控，依賴信息化手段，把施工監(jiān)控作為風(fēng)險(xiǎn)管理的最重要手段�！案咚�平施工監(jiān)控作為安全保障，這在國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)是地下工程建設(shè)中的共識(shí)了�！�

　　他進(jìn)一步分析，為確保施工監(jiān)控，首先需要建立建設(shè)方為主、分級(jí)管理、各方參與的遠(yuǎn)程監(jiān)控體系，由施工、管理、監(jiān)測(cè)、設(shè)計(jì)、業(yè)主各方參加管理。“把施工現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開通作為開工的必備條件�！逼浯�，對(duì)這套“遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)”，必須制定實(shí)施細(xì)則，明確警情判斷和處理的具體要求。再有，要把遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)搜集匯總，即時(shí)上傳分析，對(duì)各種超警戒數(shù)值和異常情況都要有快速反應(yīng)處置機(jī)制，一旦有事故隱患既可立即排險(xiǎn)。

　　中科院院士、地下工程專家、同濟(jì)大學(xué)終身教授孫鈞也認(rèn)為，隨著上海地下工程力度加大，地下設(shè)施不斷增多，未來(lái)施工難度一定會(huì)逐漸加大。要最大程度化解高難度施工帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，確保施工安全、質(zhì)量可靠，一方面要依靠技術(shù)改造，科技攻關(guān)，不斷用新的科學(xué)方法攻克難關(guān)；另一方面要高度重視“信息化”施工，重視施工中的監(jiān)測(cè)信息、數(shù)據(jù)，這樣施工風(fēng)險(xiǎn)是可控的，事故也是可以避免的。

　　“地下施工的高難度有時(shí)候并不可怕，只要認(rèn)真面對(duì)，科學(xué)決策，完全可以克服；但最怕的是缺乏嚴(yán)格監(jiān)控，對(duì)事故隱患、風(fēng)險(xiǎn)征兆視而不見，不及時(shí)采取相應(yīng)措施�！睂O鈞說(shuō)。

　　他同時(shí)建議，隨著地下施工難度加大，目前要進(jìn)一步建立各方統(tǒng)籌機(jī)制，由于地下設(shè)施、管線涉及到各部門、各單位，加強(qiáng)各方溝通統(tǒng)籌，對(duì)于難度較高的關(guān)鍵性地下工程來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要。地下工程建設(shè)必須完善規(guī)劃統(tǒng)籌。地下空間要有長(zhǎng)期性、超前性、全局性規(guī)劃，施工中牽一發(fā)而動(dòng)全身，避免把難題留到以后。

　　上海隧道設(shè)計(jì)院副院長(zhǎng)曹文宏認(rèn)為，對(duì)于地下工程來(lái)說(shuō)，“水的威脅最大，有時(shí)候是致命的�！钡叵鹿こ讨写┰交蚴桥R近涉水管道在所難免，凡是地下涉水管道，都應(yīng)有專門部門負(fù)責(zé)。應(yīng)避免涉水管道因年久失修而滲水甚至爆管，“這也是地下工程中常被忽視的風(fēng)險(xiǎn)因素。”