2007年浦东世纪大道四线换乘车站施工时,要在已经建成的2号线周围建设4、6、9号线车站,同时还要保证2号线正常运营,这被称为“世界第一难”。当时,要在正在运营的2号线的左下方建4号线、右边平行位置建9号线,头顶还将有6号线穿过,其施工之难,可谓处处掣肘、瞻前顾后。
在复兴东路隧道穿越地铁4号线、西藏南路隧道穿越地铁8号线等工程中,因为几十米的穿越“施工难度和风险实在太大”,有的要花上1年时间论证施工方案。
为克服困难,上海的建设施工单位发明了不少行之有效的“土办法”。
在上海地铁9号线二期完成最浅覆土层的“高难度穿越”时,由于覆土不到5米,理论上根本不足以控制住盾构推进的姿态,也就是说,盾构由于地层压力太小可能上浮,从而导致对地下、地面设施的破坏。
为了破解这一难题,施工单位想出了一种“压重法”,即在地面和地下隧道中,压上超过1500吨的钢板和铅块,以增加压力控制盾构精准掘进,隧道变形量被稳稳控制在安全范围内。
在同样极端复杂的上海世纪大道四线换乘车站工程中,如果施工不当,二号线车站既有坍塌的危险又有上浮的可能。施工单位经过反复模拟挖掘,发明了可以从底部把车站拉住的巨型拉力器,以及分散土压的间隔挖掘法,利用科技攻关突破了这个难题。
专家建议加强施工监测
刘建航对本刊记者说,目前上海地下工程施工难度很大,但是实践证明,通过精心设计、认真施工,困难是可以被克服的,工程是能够高质量完成的。但是,随着国内各大城市争相建设地铁,近年来由于地铁等地下工程建设出现的事故在国内也并不罕见,所以风险防范将是国内地下工程建设中最值得关注的重点。
他指出,首先要充分认识到在软土底层和建筑密集地区建设地下工程,本身就是风险工程,而且不少是高风险工程,施工中困难难以避免。所以必须抓住风险控制手段,科学分析面对困难,在施工中做到化险为夷。
刘建航建议,在高难度、高风险地下工程的设计、施工阶段,必须进行风险评估,分析风险因素,降低事故概率。最好定出项目风险等级,同时提出相应应对措施和管理办法。
刘建航强调,在施工中落实监控是关键。在软土底层的地下施工中,具有相当的复杂性和较多的不确定因素。因此在施工中不能凭经验主观臆测,而要加强施工监控,依赖信息化手段,把施工监控作为风险管理的最重要手段。“高水平施工监控作为安全保障,这在国内外都已经是地下工程建设中的共识了。”
他进一步分析,为确保施工监控,首先需要建立建设方为主、分级管理、各方参与的远程监控体系,由施工、管理、监测、设计、业主各方参加管理。“把施工现场远程监测系统开通作为开工的必备条件。”其次,对这套“远程监控系统”,必须制定实施细则,明确警情判断和处理的具体要求。再有,要把远程监控的数据搜集汇总,即时上传分析,对各种超警戒数值和异常情况都要有快速反应处置机制,一旦有事故隐患既可立即排险。
中科院院士、地下工程专家、同济大学终身教授孙钧也认为,随着上海地下工程力度加大,地下设施不断增多,未来施工难度一定会逐渐加大。要最大程度化解高难度施工带来的风险,确保施工安全、质量可靠,一方面要依靠技术改造,科技攻关,不断用新的科学方法攻克难关;另一方面要高度重视“信息化”施工,重视施工中的监测信息、数据,这样施工风险是可控的,事故也是可以避免的。
“地下施工的高难度有时候并不可怕,只要认真面对,科学决策,完全可以克服;但最怕的是缺乏严格监控,对事故隐患、风险征兆视而不见,不及时采取相应措施。”孙钧说。
他同时建议,随着地下施工难度加大,目前要进一步建立各方统筹机制,由于地下设施、管线涉及到各部门、各单位,加强各方沟通统筹,对于难度较高的关键性地下工程来说,至关重要。地下工程建设必须完善规划统筹。地下空间要有长期性、超前性、全局性规划,施工中牵一发而动全身,避免把难题留到以后。
上海隧道设计院副院长曹文宏认为,对于地下工程来说,“水的威胁最大,有时候是致命的。”地下工程中穿越或是临近涉水管道在所难免,凡是地下涉水管道,都应有专门部门负责。应避免涉水管道因年久失修而渗水甚至爆管,“这也是地下工程中常被忽视的风险因素。”