上海屬軟土地層，大規(guī)模地下施工難度很大。經(jīng)過多年努力，上海突破了某些外國專家提出的“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年世博會臨近，上海進入基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高潮期。

　　為了世博會期間交通順暢，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)過多年努力，上海突破了某些外國專家提出的“上海不適宜建地鐵”的觀念束縛，硬是在“豆腐里打洞”。

　　在這個過程中，上海頻頻遭遇地下“世界級難題”�！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，實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，這些動輒直徑幾米、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”，有時候要穿越的空間，周圍預(yù)留寬度僅幾厘米，還要考慮到對周邊各種環(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號線二期徐家匯站至肇嘉浜路站區(qū)間實現(xiàn)貫通，這項工程中，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，地鐵9號線的盾構(gòu)必須近距離穿越地鐵1號線，而盾構(gòu)與正在運營的1號線隧道最近時距離僅有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號線的施工留下充裕的空間，這項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際和平婦幼保健院，施工不能對這些建筑產(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)過反復(fù)技術(shù)論證、額外增加大量保障措施、動遷居民以防意外，這個“不可能”的難題終于被攻破。

　　盾構(gòu)完成最后的穿越時，距離國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，容不得半點閃失。

　　中國工程院院士、軟土地下工程專家劉建航說：“如此復(fù)雜的工況，在國內(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號線運營、周圍管線的安全，難度更大�！�

　　據(jù)該工程項目經(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，項目團隊24小時值班，嚴(yán)密監(jiān)控盾構(gòu)掘進的各項參數(shù)，關(guān)注各種環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，確保盾構(gòu)掘進的安全。

　　螺螄殼里做道場

　　目前，上海已擁有8條運營線路、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現(xiàn)運營，世博會舉辦前，上海地鐵將建成400公里運營網(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，也給地下施工帶來難題。

　　2007年浦東世紀(jì)大道四線換乘車站施工時，要在已經(jīng)建成的2號線周圍建設(shè)4、6、9號線車站，同時還要保證2號線正常運營，這被稱為“世界第一難”。當(dāng)時，要在正在運營的2號線的左下方建4號線、右邊平行位置建9號線，頭頂還將有6號線穿過，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號線、西藏南路隧道穿越地鐵8號線等工程中，因為幾十米的穿越“施工難度和風(fēng)險實在太大”，有的要花上1年時間論證施工方案。

　　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號線二期完成最淺覆土層的“高難度穿越”時，由于覆土不到5米，理論上根本不足以控制住盾構(gòu)推進的姿態(tài)，也就是說，盾構(gòu)由于地層壓力太小可能上浮，從而導(dǎo)致對地下、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1500噸的鋼板和鉛塊，以增加壓力控制盾構(gòu)精準(zhǔn)掘進，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)，二號線車站既有坍塌的危險又有上浮的可能。施工單位經(jīng)過反復(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)突破了這個難題。

　　專家建議加強施工監(jiān)測

　　劉建航對本刊記者說，目前上海地下工程施工難度很大，但是實踐證明，通過精心設(shè)計、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，隨著國內(nèi)各大城市爭相建設(shè)地鐵，近年來由于地鐵等地下工程建設(shè)出現(xiàn)的事故在國內(nèi)也并不罕見，所以風(fēng)險防范將是國內(nèi)地下工程建設(shè)中最值得關(guān)注的重點。

　　他指出，首先要充分認(rèn)識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)險工程，而且不少是高風(fēng)險工程，施工中困難難以避免。所以必須抓住風(fēng)險控制手段，科學(xué)分析面對困難，在施工中做到化險為夷。

　　劉建航建議，在高難度、高風(fēng)險地下工程的設(shè)計、施工階段，必須進行風(fēng)險評估，分析風(fēng)險因素，降低事故概率。最好定出項目風(fēng)險等級，同時提出相應(yīng)應(yīng)對措施和管理辦法。

　　劉建航強調(diào)，在施工中落實監(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)驗主觀臆測，而要加強施工監(jiān)控，依賴信息化手段，把施工監(jiān)控作為風(fēng)險管理的最重要手段�！案咚�平施工監(jiān)控作為安全保障，這在國內(nèi)外都已經(jīng)是地下工程建設(shè)中的共識了�！�

　　他進一步分析，為確保施工監(jiān)控，首先需要建立建設(shè)方為主、分級管理、各方參與的遠程監(jiān)控體系，由施工、管理、監(jiān)測、設(shè)計、業(yè)主各方參加管理�！鞍咽┕がF(xiàn)場遠程監(jiān)測系統(tǒng)開通作為開工的必備條件�！逼浯�，對這套“遠程監(jiān)控系統(tǒng)”，必須制定實施細(xì)則，明確警情判斷和處理的具體要求。再有，要把遠程監(jiān)控的數(shù)據(jù)搜集匯總，即時上傳分析，對各種超警戒數(shù)值和異常情況都要有快速反應(yīng)處置機制，一旦有事故隱患既可立即排險。

　　中科院院士、地下工程專家、同濟大學(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，未來施工難度一定會逐漸加大。要最大程度化解高難度施工帶來的風(fēng)險，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)測信息、數(shù)據(jù)，這樣施工風(fēng)險是可控的，事故也是可以避免的。

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

　　他同時建議，隨著地下施工難度加大，目前要進一步建立各方統(tǒng)籌機制，由于地下設(shè)施、管線涉及到各部門、各單位，加強各方溝通統(tǒng)籌，對于難度較高的關(guān)鍵性地下工程來說，至關(guān)重要。地下工程建設(shè)必須完善規(guī)劃統(tǒng)籌。地下空間要有長期性、超前性、全局性規(guī)劃，施工中牽一發(fā)而動全身，避免把難題留到以后。

　　上海隧道設(shè)計院副院長曹文宏認(rèn)為，對于地下工程來說，“水的威脅最大，有時候是致命的�！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)險因素。”