第B4版:开往春天的地铁 上一版3  4下一版
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2014年05月26日 星期一  
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穿越软土地基

1号线走得“步步惊心”

  地铁1号线穿越奉化江示意图

  

  天一广场(东门口)

  这个大坑最深处达到25.3米

  差不多8层楼

  江底隧道最深处

  埋在地面以下32米

  江厦桥东站隧道底部

  大约在地面下16米

  1号线一期有超过15公里长的隧道,走得可谓“步步惊心”:既要顶着鼓楼、范宅等文物,十几条河流、13座桥梁,上世纪70年代修建的人防工事,以及众多的高楼大厦潜行;还要穿越软中带硬的软土地基。每一步都不能出错,不能偏离。简单的文字无疑不能表达地铁工程的艰巨性和复杂性。但也正因为如此,人们就不应该忘记这些地铁建设者的汗水,和令人惊叹的智慧。

  8层楼深超大的基坑

  是怎么挖就的?

  1号线的东门口(天一广场)站到鼓楼站之间的施工很特殊,采用的是明挖法,也就是破个口子敞开挖,这个大坑的范围从东门口挖到原久久天桥位置,再北至市档案馆,全长1100米。而且这个大坑要挖21.92米深,最深处达到25.3米,差不多有8层楼。

  “这是宁波轨道交通建设史上最大的基坑,这样大的超深超长的基坑,就是放在全国,也很少见。”负责该标段施工的副经理韩永吉说。

  如果从其附近的写字楼俯瞰,施工中,大坑里还有许多红色的钢管密密麻麻地悬空架着。

  隧道工程博士周冠南告诉记者,在开挖前,基坑内外的水土压力是平衡的。一旦进行基坑内土方开挖,坑内的水土压力将减小,这时就必须及时架设支撑,来平衡坑外的水土压力,否则基坑本身和周边环境就会变形,而且时间越长,变形越大。红色的粗钢管就是起支撑作用的。

  周冠南说:“我们利用信息化技术对施工进行严密监测。监控内容包括地下连续墙测斜、地表沉降、房屋安全监测等各个方面。基坑内外都布满了监控量测点,实现信息化施工,每天下午2点,各个车站的监控数据都将汇总到指挥部。对车站基坑的安全等级做出评估,把安全隐患消除在萌芽阶段。”

  回头看,宁波轨道交通建设的基坑变形问题控制得非常好。在西门口站,基坑变形不到两厘米,这在宁波这样的软土地质条件下堪称奇迹。

  软豆腐里有硬骨头

  穿过奉化江是个技术活

  2011年12月,1号线过江隧道施工开始,原计划工期约2个月,也就是说在2012年春节期间实现贯通,但施工一直持续到2012年5月底。盾构机头顶一江水,在奉化江底一直待了约5个月。可见这过江隧道在施工时面临的巨大风险。

  隧道施工单位是上海隧道工程股份有限公司,之前已经修建过长江、黄浦江等多条过江地铁隧道,施工经验丰富,技术水平也处在全国前列。但是在宁波,还是遇到了意想不到的困难。

  “最主要的是,我们在掘进隧道的过程中,遇到了硬土。”1号线4标段项目部经理何拥军告诉记者。

  “宁波的土质很软,比上海还软。但是底下却还有硬土,据地质学家分析在亿万年前还晒过太阳的,很结实,因此可以说是‘软豆腐里有硬骨头’。”

  何拥军说:“我们把这种硬土叫5号土,和别的软土怎么比较呢?如果拿一个2.5升的罐子来装一般的软土,那么这里面其实有1.5升的水,只有1升土。而如果来装5号土,这个比例就要倒过来。所以盾构机在掘洞的时候碰到这种土,就推进不了了。”

  “我们想了个办法,就是在刀盘前面使用润滑剂,这样使得刀盘能顺利转动、切削。”何拥军说。

  对于这条过江隧道,麻烦不止于此,如果从空中透视的话,就可以看到隧道不是笔直,而是打了弯,略呈“S”型。因为隧道要绕开很多障碍物。

  隧道从江厦桥东站出发,首先绕过了金光中心大楼的桩基,然后向北打弯,绕过江厦桥桥桩后再向南打弯,进入海曙。事实上,隧道也不是水平从江东挖到海曙的,而是略微呈“V”字型的。也就是说江底隧道最深处埋在地面以下32米处,相比之下,江厦桥东站建得浅一点,隧道底部大约在地面下16米。

  “宁波软土”是怎样被驯服的?

  ———对话市轨道交通工程建设指挥部副总指挥、总工程师朱瑶宏

  记者:很多人最初听到宁波要造地铁,都会心里打个问号,说宁波土质这么软,真的能建地铁吗?

  朱瑶宏:确实,我们工程的很多困难都由软土而产生。说起来,宁波的软土还和上海、杭州都不同,专业术语叫内摩擦角较小、灵敏度高,最大特点就是具有高流变性。

  这种软土挖出来之后,土堆无法定型,打个比方说,像熬得很稠的稀饭,水分没干之前会流淌,而水分还不容易挤出来。因为软土的这个特性,有专家甚至直接将其命名为“宁波软土”。

  

  记者:听上去很棘手。

  朱瑶宏:是这样,建地下车站就要挖很大的基坑。基坑不是在荒郊野外挖,是在市中心,两边高楼林立,刚才说了宁波软土有流变性,也就是你挖了大坑,坑底在开挖过程中隆起,周围的马路会出现沉降变形。如果按普通的施工方法,周边的环境会出现问题。既不能破坏马路,又不能让周围的房屋沉降,基坑施工的难度因此大大增加。

  

  记者:我们想了什么招,来对付这个问题?

  朱瑶宏:这中间有很多对策,最主要的一条就是快速施工,控制“无支撑暴露时间”。什么叫“无支撑暴露时间”呢?就是基坑内的土挖掉了,要赶紧拿东西给它支撑上,免得它变形甚至垮塌,但土挖掉了总还有一段尚没支撑的这段时间就叫“无支撑暴露时间”。

  这个时间要控制得尽量短。我们把这段时间精细地加以分析计算,尽可能地来缩短这个时间。在土体条件比较好的城市,这个时间长一点短一点关系不是太大。极端的像在黄土条件下,多少年没支撑都没关系,也就是无支撑暴露时间无穷大,变形仍然没有发生。但在宁波,就不行。

  

  记者:宁波的软土能撑多久?

  朱瑶宏:一般来说,宁波软土如能在16小时以内撑上,变形还不会太大。我们逐步精细化,通过快速施工的十几项对策,1小时、1小时,半小时、半小时地缩短,最后控制到了12小时以内。地表变形的程度控制住了,周边房屋的沉降就比较少了。我们已经做了1号线、2号线共34座地下车站,从目前看来,这一点做得非常到位。

  

  记者:在地铁隧道施工中,也有怎么减少对周边土体的扰动的问题,特别是周围还有很多文物、江河桥梁。

  朱瑶宏:1号线下穿的老城区里文物古迹很多呢,要穿过鼓楼、范宅,周边十几米还有众多的高楼大厦;还要穿越江河,十几条河流,还有13座桥梁;还要穿越上世纪70年代修建的人防工事……

  根据其他城市的经验,这些全部是一级风险源。尽管在宁波参与盾构施工的,都是转战各地、经验丰富的队伍,但挑战依然十分严峻。我们采取很多办法,开展了长时间的研究和摸索,推着盾构,测着变形量不断调整参数和方法。结果,宁波的盾构穿越得很平稳,所有文物穿过去后也没有受到任何惊动,变化是毫米级的。

  总体来说,1号线一期的地下工程非常安全,没出过重大安全事故,跟居民和城市环境的协调方面也做得比较好。现在全线完工,也有少量房屋存在小的沉降开裂,但只要不是结构性开裂,修补之后不会有问题。

  记者 张昊 通讯员 徐昭 文

  周思聪 制图

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