城市隧道建設是“交通強國”戰略和“韌性城市”發展新理念的重要組成部分。盾構法是當前隧道建造的一種先進工法,從直徑2—3米的微型盾構到直徑12米以上的超大盾構,被應用在工程建設的各個場景。
南線盾構接收
“我們這個項目擬取消深大工作井。最大程度發揮了盾構法擾動小、速度快的優勢,不僅節約成本和工期,而且明顯地改善了隧道施工對周邊環境的影響。”龍水南路越江隧道工程項目組成員饒倩說道。
1、和“休克式”施工說拜拜
盾構法作為一種非開挖技術,已經較成熟地應用于國內外的城市道路隧道,有效減小了明挖對于周邊環境的影響。然而隨著城市化進程的逐步深入,城市基礎設施建設和城市空間布局的調整進程進一步加快,對于施工對環境帶來的影響要求也越來越高。
饒倩表示,“這就需要盡可能增長盾構段的長度,實現盾構超淺覆土甚至零負覆土的掘進,進一步降低明挖對周邊管線和環境的影響,提高施工的效率。”
在市科委大力支持下,龍水南路越江隧道開展了“軟土地區零覆土大尺度無工作井盾構隧道建造技術”研究與實踐,為隧道建設提供新思路,造就“綠色隧道”新理念。
無工作井盾構隧道效果圖
相較于傳統盾構法隧道施工時要事先構筑兩個深大工作井,無工作井或超淺工作井盾構技術作為一種新的盾構隧道技術,可最大程度延長盾構段,充分發揮盾構法擾動小、速度快的優勢,減少土方開挖及大型設備的施工,節約成本和工期,明顯地改善隧道施工對周邊環境的影響,從根源上緩解用地拆遷、施工擾動等帶來的一系列社會和經濟問題。同時,該項目極大地減小了施工對周邊環境的影響,真正在“不拆、不搬、不毀”的前提下完成隧道建設。
據介紹,“軟土地區零覆土大尺度無工作井盾構隧道關鍵技術研究”,通過重點開展適于軟土地區零覆土大尺度無工作井盾構隧道的結構體系設計、抗震性能及減震措施、施工機械裝備、特定施工工藝、示范工程的研究及應用,建立了一套涵蓋設計、施工、監理和管理等完整的技術理論體系,服務城市盾構隧道工程,并有效解決傳統盾構法隧道施工環境影響大的問題,形成高效快速的低影響建造技術,推動市政基礎建設行業的升級轉型。
浦東1號工作井
“最大的困難是沒有先例可循。”
GPST,是指盾構從地表始發,在淺覆土條件下掘進,最后在目標地點從地表到達。通過盾構掘進替代過渡段明挖,以淺埋導坑替代深大工作井,從而大幅減小地面開挖面積,減少管線搬移和對周圍環境的影響。
龍水南路越江隧道為解決沿線環境復雜、重要保護建筑眾多、盾構多次下穿防汛墻、碼頭、道路、建筑物等問題,創新性的采用了“大盾構轉小盾構”的設計方案,這也是在上海越江隧道建設中首次采用該理念:采用單管雙層14m盾構隧道穿越黃浦江,盡可能減少對防汛墻、碼頭的影響,同時拉大隧道與既有地鐵線的距離,完成越江后在浦東采用兩條11.36m盾構隧道實現岸邊段主線的建設,結合超淺工作井盾構技術盡可能減小對周邊環境的影響。
“目前該技術成功應用在隧道主線的建設中。”饒倩表示,其實隧道匝道的建設也是面臨著建設條件復雜等難題,實施難度大。匝道覆土通常較小,以往通常采用明挖法,難以采用盾構法施工。未來該技術可拓展應用于匝道建設中,進一步減小對周邊環境的影響。另外該技術也可和矩形盾構技術結合。矩形盾構的空間利用率高,與超淺覆土技術結合可充分發揮兩者的優勢,進一步拓展盾構工法的應用領域。
龍水南路平面布置圖
龍水南路越江隧道是黃浦江兩岸一體化路網的重要組成部分。隧道采用雙向四車道規模,西起徐匯區龍水南路喜泰北路,東至浦東新區高青西路、海陽西路,全長約2.3公里。建成后將成為上海市區南部的重要越江通道,有益于增強濱江兩岸聯系及分流上中路隧道的車流。預計到時徐匯至浦東行車或縮短至10分鐘左右。
上海科技:在項目的進展過程中,我們遇到了哪些困難和挑戰,是如何解決的?
A:本次研究中最大的困難是沒有類似工程的先例可循。上海地區地層軟弱,地下水位高,本身對于盾構施工是一大調整。示范工程隧道最小覆土僅為0.16D,同類尺寸的大直徑盾構隧道覆土從未有如此小,可能會遭遇意想不到的困難。例如在極淺覆土工況下,隧道剛出盾尾可能異常變形。研發團隊創新性的研制了整圓裝置,從源頭上確保了隧道結構的穩定性,保證盾構順利施工,從實際的實施效果看,也是非常理想的,隧道在淺覆土工況下的變形、錯臺情況依然滿足要求。
上海科技:“軟土地區零覆土大尺度無工作井盾構隧道建造技術”是否適用于所有地質條件?在不同地區應用時需要做哪些調整和改進?
A:理論上該技術可以推廣應用至任何有盾構施工條件的工程。對于軟土富水地層,需要考慮周全。例如高水位會導致隧道施工期和運營期的抗浮問題。施工期可根據周邊條件采用地層加固、地面壓重、增設抗浮板、降低水位的措施,永久使用期則可根據實際情況采用內部壓重、增設抗浮錨桿等措施解決。另外淺覆土工況對于抗震而言是不利因素,尤其對大直徑盾構隧道更為突出。應該根據不同的地質評估隧道結構抗震性能,進而采用針對性措施。
上海科技:對于傳統盾構法隧道施工所面臨的諸多挑戰,無工作井或超淺工作井盾構技術能夠帶來哪些改變?它和傳統盾構法隧道相比,有何優劣之處?這項技術對城市盾構隧道工程和市政基礎建設行業的發展有何推動作用?
A:該技術最大的優勢還是減小了明挖對周邊環境的影響,充分發揮了盾構暗挖的優勢。目前城市建設條件越來越苛刻,明挖的影響較大,可能造成大量的拆遷和管線搬遷工作量,導致工程推進困難。有了超淺覆土盾構技術,可以使得原本難以建設的工程有了實施的可能性。
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