超越极限――上海轨道交通四号线修复纪实
人们也许还曾记得,2003年7月1日凌晨,建设中的上海轨道交通四号线突发隧道透水涌砂事故。经过奋力抢险,险情得到妥善控制,但穿越黄浦江的浦东南路站―南浦大桥站部分区间隧道严重受损。
人们可能未曾想到,4年后,损毁的隧道奇迹般地实现了原位修复,并已顺利通过专家组验收。年内,如今“C”字形运营的四号线就将全面实现环线运营!
四号线修复工程,超越了当今世界地下工程建设技术的极限,为上海未来大规模地下工程的深度开发积累了丰富经验。
艰难抉择
修复轨道交通四号线受损区间,仅方案论证与工程试验,就用了整整一年时间。
这是一个艰难的抉择。发生事故的四号线区间,地面环境十分复杂:南面是高达23层的临江大厦,西边紧挨着南浦大桥上匝道,东侧是滔滔黄浦江,留给施工人员的,仅有数千平方米的狭小空间。更为棘手的,事故发生后,抢险人员紧急采取了封堵隧道洞口、向受损隧道区间灌水注浆的办法,以获得受力平衡,防止地面塌陷。接下来要贯通四号线,究竟是避开深藏于地底下30多米且充满了障碍物的损毁隧道,改线修复,还是在隧道损坏原位修复,使修复后的隧道线型与原线路相同?抑或,还有其他更好的办法?
上海市委市政府领导高度重视轨道交通四号线修复工程,他们要求工程人员,务必采用科学严谨的态度,反复论证,确定方案;精心施工,确保安全。一支集聚了上海乃至全国地下工程精英的修复方案组,开始了一场艰巨的攻坚战。
国际上,类似事故也有发生,莫斯科和新加坡地铁修复均采用改线修复。四号线如果绕过损坏段隧道,重新选择线路连接浦东、浦西,但新修复段线型不是很理想,对日后长期运营来说不是最佳,并将带来巨大的动拆迁,原先损坏的隧道留在地下,还极有可能因未来地下施工而引发新的事故;如果在原位修复,优点是工程施工对社会影响小,修复线路与原线路相同,缺点是工程风险极高。
无数次的现场调研、试验与论证,一次次的国内外权威专家方案“大会诊”。修复方案终于从千头万绪变成了日渐清晰―――采用施工难度高,但对环境影响较小、运营线型较好的原位修复方案!
深度较量
轨道交通四号线原位修复方案,简单说来包括以下几个过程。首先是要探明损毁隧道的范围,用钢筋笼筑起一道深达65.5米的地下连续墙,把损毁的隧道牢牢围在连续墙内;随后,对围起来的受损隧道实施长达274米、最深至地下41米的基坑大开挖,清除所有地下障碍物,在基坑内建起一段全新的区间隧道;最后,完成两侧完好隧道的抽水清淤等工序,将新建成的区间隧道与原先完好的隧道对接起来。
说起来简单,实施起来却是难度重重,险象环生。修复工程初期,要探明损毁隧道的范围,以划定施工范围。尽管承建工程的隧道股份建设者手中握有先进的超声波探测仪,但面对障碍物重重的受损隧道,先进的探测仪器也只能望尘莫及。为确保准确定位,建设者用钻孔取样的原始方法确定施工范围,三次大规模的钻探后,基本确定了施工范围:向南切入临江大厦地下室底板竖墙,向东深入江中60米,向西紧邻南浦大桥上匝道50厘米。
此后的每个工程关键点,几乎都涉及全新领域。深达65.5米的地下连续墙,开创了国内软土施工新纪录。施工人员立下“复杂地层条件下超深地下连续墙施工技术研究”科研项目,创新设备选定、接头形式等关键施工工艺,严控地层位移;清除地下近40米的钢筋混凝土等障碍物,国际上罕有,国内无先例。
没有任何捷径,也不靠莽撞行事。工程人员用科技创新这张“王牌”,在地下与险恶的作业环境展开激烈的深度较量。
意外收获
董家渡路37号,轨道交通四号线修复工程建设指挥部所在地。***报道四号线修复工程的4年来,记者昨天第一次看到,工程人员脸上露出了轻松的微笑。
这微笑,是因为4年的艰辛,终于换来了修复工程的成功。四号线修复工程施工,对周边环境沉降的控制达到了非常理想的效果。尽管工程大基坑开挖施工已经切入临江大厦地下室,但大厦内人们依旧照常办公,大厦因工程开挖引起的倾斜度仅有千分之0.6,大大低于预定变形控制标准。临江大厦和黄浦江防汛墙的累计沉降,同样也大大小于预想。
这微笑,更是因为一次突发的事故,使上海的地下工程建设者们“意外”研发掌握了一系列世界级的先进技术。四号线修复工程每个技术关键点,在世界隧道施工史中都是排得上号的技术创新。通过工程磨炼,广大建设者发明了超深地下连续墙施工、超深地下障碍物清理、超深双高压旋喷加固、超深承压水降水、连接段冻结暗挖施工等一批超深隧道开挖新工艺和新技术,并将申报上海科技进步一等奖。
这微笑,还因为这个世界级的修复工程,磨炼了一支经得起摔打、勇于创新的坚强团队。在四号线修复工程建设指挥部,有历经考验、运筹帷幄的工程指挥者;有充满干劲、朝气蓬勃的优秀青年技术骨干;也有勤奋踏实、锐意进取的一线施工人员。