城市隧道建设是“交通强国”战略和“韧性城市”发展新理念的重要组成部分。盾构法是当前隧道建造的一种先进工法,从直径2—3米的微型盾构到直径12米以上的超大盾构,被应用在工程建设的各个场景。
南线盾构接收
“我们这个项目拟取消深大工作井。最大程度发挥了盾构法扰动小、速度快的优势,不仅节约成本和工期,而且明显地改善了隧道施工对周边环境的影响。”龙水南路越江隧道工程项目组成员饶倩说道。
1、和“休克式”施工说拜拜
盾构法作为一种非开挖技术,已经较成熟地应用于国内外的城市道路隧道,有效减小了明挖对于周边环境的影响。然而随着城市化进程的逐步深入,城市基础设施建设和城市空间布局的调整进程进一步加快,对于施工对环境带来的影响要求也越来越高。
饶倩表示,“这就需要尽可能增长盾构段的长度,实现盾构超浅覆土甚至零负覆土的掘进,进一步降低明挖对周边管线和环境的影响,提高施工的效率。”
在市科委大力支持下,龙水南路越江隧道开展了“软土地区零覆土大尺度无工作井盾构隧道建造技术”研究与实践,为隧道建设提供新思路,造就“绿色隧道”新理念。
无工作井盾构隧道效果图
相较于传统盾构法隧道施工时要事先构筑两个深大工作井,无工作井或超浅工作井盾构技术作为一种新的盾构隧道技术,可最大程度延长盾构段,充分发挥盾构法扰动小、速度快的优势,减少土方开挖及大型设备的施工,节约成本和工期,明显地改善隧道施工对周边环境的影响,从根源上缓解用地拆迁、施工扰动等带来的一系列社会和经济问题。同时,该项目极大地减小了施工对周边环境的影响,真正在“不拆、不搬、不毁”的前提下完成隧道建设。
据介绍,“软土地区零覆土大尺度无工作井盾构隧道关键技术研究”,通过重点开展适于软土地区零覆土大尺度无工作井盾构隧道的结构体系设计、抗震性能及减震措施、施工机械装备、特定施工工艺、示范工程的研究及应用,建立了一套涵盖设计、施工、监理和管理等完整的技术理论体系,服务城市盾构隧道工程,并有效解决传统盾构法隧道施工环境影响大的问题,形成高效快速的低影响建造技术,推动市政基础建设行业的升级转型。
浦东1号工作井
“最大的困难是没有先例可循。”
GPST,是指盾构从地表始发,在浅覆土条件下掘进,最后在目标地点从地表到达。通过盾构掘进替代过渡段明挖,以浅埋导坑替代深大工作井,从而大幅减小地面开挖面积,减少管线搬移和对周围环境的影响。
龙水南路越江隧道为解决沿线环境复杂、重要保护建筑众多、盾构多次下穿防汛墙、码头、道路、建筑物等问题,创新性的采用了“大盾构转小盾构”的设计方案,这也是在上海越江隧道建设中首次采用该理念:采用单管双层14m盾构隧道穿越黄浦江,尽可能减少对防汛墙、码头的影响,同时拉大隧道与既有地铁线的距离,完成越江后在浦东采用两条11.36m盾构隧道实现岸边段主线的建设,结合超浅工作井盾构技术尽可能减小对周边环境的影响。
“目前该技术成功应用在隧道主线的建设中。”饶倩表示,其实隧道匝道的建设也是面临着建设条件复杂等难题,实施难度大。匝道覆土通常较小,以往通常采用明挖法,难以采用盾构法施工。未来该技术可拓展应用于匝道建设中,进一步减小对周边环境的影响。另外该技术也可和矩形盾构技术结合。矩形盾构的空间利用率高,与超浅覆土技术结合可充分发挥两者的优势,进一步拓展盾构工法的应用领域。
龙水南路平面布置图
龙水南路越江隧道是黄浦江两岸一体化路网的重要组成部分。隧道采用双向四车道规模,西起徐汇区龙水南路喜泰北路,东至浦东新区高青西路、海阳西路,全长约2.3公里。建成后将成为上海市区南部的重要越江通道,有益于增强滨江两岸联系及分流上中路隧道的车流。预计到时徐汇至浦东行车或缩短至10分钟左右。
上海科技:在项目的进展过程中,我们遇到了哪些困难和挑战,是如何解决的?
A:本次研究中最大的困难是没有类似工程的先例可循。上海地区地层软弱,地下水位高,本身对于盾构施工是一大调整。示范工程隧道最小覆土仅为0.16D,同类尺寸的大直径盾构隧道覆土从未有如此小,可能会遭遇意想不到的困难。例如在极浅覆土工况下,隧道刚出盾尾可能异常变形。研发团队创新性的研制了整圆装置,从源头上确保了隧道结构的稳定性,保证盾构顺利施工,从实际的实施效果看,也是非常理想的,隧道在浅覆土工况下的变形、错台情况依然满足要求。
上海科技:“软土地区零覆土大尺度无工作井盾构隧道建造技术”是否适用于所有地质条件?在不同地区应用时需要做哪些调整和改进?
A:理论上该技术可以推广应用至任何有盾构施工条件的工程。对于软土富水地层,需要考虑周全。例如高水位会导致隧道施工期和运营期的抗浮问题。施工期可根据周边条件采用地层加固、地面压重、增设抗浮板、降低水位的措施,永久使用期则可根据实际情况采用内部压重、增设抗浮锚杆等措施解决。另外浅覆土工况对于抗震而言是不利因素,尤其对大直径盾构隧道更为突出。应该根据不同的地质评估隧道结构抗震性能,进而采用针对性措施。
上海科技:对于传统盾构法隧道施工所面临的诸多挑战,无工作井或超浅工作井盾构技术能够带来哪些改变?它和传统盾构法隧道相比,有何优劣之处?这项技术对城市盾构隧道工程和市政基础建设行业的发展有何推动作用?
A:该技术最大的优势还是减小了明挖对周边环境的影响,充分发挥了盾构暗挖的优势。目前城市建设条件越来越苛刻,明挖的影响较大,可能造成大量的拆迁和管线搬迁工作量,导致工程推进困难。有了超浅覆土盾构技术,可以使得原本难以建设的工程有了实施的可能性。
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