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蘇州河是吳淞江匯入黃浦江的一段,從西向東穿過上海,有關上海的幾個世紀的傳說、故事和記憶都層疊在這里。
北橫通道的建設也從西向東推進,與蘇州河齊頭并進,擦身而過,攔水過灣。河在地上蜿蜒,隧道在地下延伸。這里有了新的交通和新的故事。
北橫通道五次穿越蘇州河集中在西段中的Ⅱ標段。二標段從威寧路出入口到長安路出入口,全長7788.77m。該段有三處通向地下施工現場的工作井,從東西到西東分別是中江路井、中山公園井和篩網廠井。這些工作井用于盾構機的安裝和放置,運輸材料和廢棄物,同時便于施工和監測。
北橫通道西端從北虹立交橋開始,下了橋就從長寧路向北跨過蘇州河,接入瀘定路入口,開啟地下隧道路段。中江路到中山公園之間地下2761m,其中三次地下穿越蘇州河。中山公園至篩網廠之間,地下延伸3665m穿過密集建筑群,經過篩網廠之后“明挖法”建造530.5m。至此,在長壽路橋南面,最后一次相遇蘇州河。
項目中,有一對默契的合作搭檔、工程上的戰友——孫威和江磊。他們分別來自城投公路集團和隧道股份上海隧道工程有限公司,已經在崇明長江隧道等大項目中有了長期磨合基礎和合作經驗,因此常常再續合作。孫威和江磊也因工程相識二十多年,。一直到在這次的北橫項目中,他們再續合作。
2016年底,北橫動工前期,江磊加入項目,在2019年結束任務。2024年3月,江磊投身浦東的新項目,孫威則在虹口跟進北橫通道東段。當時,工程已經處于最后八十多天的通車前沖刺階段。來自城投公路集團的孫威是北橫項目的現場指揮部總工程師,參與全線的協調指揮。
技術與創造,給城市以發展,給市民以便利,給建設者的還有經驗、自豪、回憶與情誼。
以下文字根據孫威和江磊口述整理。
口述:
孫威(城投公路集團第三事業部第二指揮部總工程師、北橫通道現場指揮部總工程師)
江磊(隧道股份上海隧道工程有限公司北橫通道生產項目副經理)
寫作:李靜蕾 林超婧
采訪時間:2024年3月20日(江磊);2024年3月26日(孫威)
采訪地點:
浦東新區祝橋鎮農民二村/隧道股份上海隧道浦東國際機場T3航站樓s32公路立交改建工程項目經理部(江磊);海寧路220號(孫威)
孫威口述:地下30米,盾構越過防汛墻與河并進
北橫Ⅱ標段主要以盾構法建造隧道。
“盾”是指隧道內一圈一圈的支撐性管片,“構”意為構建鋪設,盾構法意指隧道掘進機在掘進的同時鋪設隧道之“盾”,這是一種挖掘隧道的全機械化施工方法。盾構機是盾構法的主角,它可以同時實現挖掘巖土、支撐隧洞、拼裝管片、地下運輸材料等功能。
盾構機的外形形似一根巨型鋼管,而北橫所使用的盾構機“縱橫號”直徑長達15.56m,是當之無愧的龐然大物。其鉆頭部分中,鉆頭正面的刀具是硬質合金鋼材料的滾輪,通過滾輪滾動將巖石泥土碾成碎塊,盾構機同時注漿材料打到土體里防止地表變形、減少沉降。上海土壤含水量大、土質較軟,滾輪刀片挖掘后易攪拌成漿,通過管道將泥漿向盾構機后部運輸。這些泥漿經過干化處理,會從蘇州河向上游、經過蕰藻浜、外運到黃浦江入河口附近。
巖層下就是隧道壁的管片,這些管片是鋼筋混凝土的預制品,通過重型卡車運進隧道。在北橫通道中,安裝一圈隧道壁需要10片支撐管片,機械臂安裝好后再由液壓管進行壓實固定。在管片安裝的同時,盾構機鉆頭的刀盤也挖掘,巖石、碎石和土也源源不斷送出隧道,循環往復,盾構機不停地向前推進,隧道也就慢慢形成。
北橫Ⅱ標段隧道建設在地下一共四次穿越蘇州河防汛墻。2017年6月9日-11日,于長寧區長風公園南面,隧道穿越西岸的新舊兩處防汛墻進入蘇州河,時隔三天后于6月15日下穿東岸防汛墻重新入河。隧道緊接著在河床下垂直深度平均20米處往前推進,直到7月3日最后下穿一次防汛墻,接入中山公園工作井的西北方向。
2018年1月23日,北橫通道西段。北虹立交與蘇州河交匯處的結構施工。
“縱橫號”的盾構速度大概兩小時一環,一環兩米寬,考慮到工人換班休息、機器保養的時間,平均下來一天推進10環。如果注漿材料需要改進,盾構進度會變慢,甚至幾天才推一環,因為此時公司實驗室每天要配十幾份注漿材料小樣,工作人員一起開會、測試、改進。
我們施工團隊在此前崇明隧道、黃浦江隧道的工程中已積累一定的經驗,對于盾構穿越蘇州河的任務較有自信。
蘇州河河床正常離地面4米左右,實際下穿盾構需要在河床下平均20米深處,因此,盾構機一般在地下30米作業。工人進盾構機像在潛“土”艇里。雖然地下的水土壓力比地上大,但盾構技術可以解決很多問題,使它能像切豆腐一樣容易。
比較不那么容易的是,地下的視野很差,必須依賴儀器和數據測量,以此判斷盾構方向。穿越蘇州河工程主要在六七月份,地面熱,地下相對溫度低,恒溫20攝氏度左右。但地下空間不開闊,大機器工作熱量散發厲害,盾構機內需注重通風系統的排布和運轉,保證良好的施工環境。
下穿蘇州河,還有一項比較特別的任務,即穿越防汛墻。盾構穿河之前,施工團隊要跟上海市水務局溝通,提供詳細的防汛墻加固方案取得行政許可。水務部門要求盾構穿越對墻體擾動不能超過1-2厘米。經過我們團隊判斷,原有的防汛墻無法達到這項要求,需要采用主動保護措施,再行施工。團隊與城建設計院協作,把原有防汛墻兩側打上新樁子,完成墻體的預加固,像夾心餅干一樣,相當于翻新防汛墻。
下穿前,我們施工團隊會在防汛墻周圍布下沉降監測點,監測人員時刻關注墻體沉降信息,防止出現風險意外。團隊會對各種意外進行風險預案,如果下穿時墻體出現裂縫,則需要注漿封閉,解決滲漏問題。如果出現大意外例如防汛墻斷裂,則需要抗洪沙袋防御,這種屬于質量事故,是不允許出現的,我們整個施工期間也并沒有發生這樣的嚴重事故,不過我們依然會做風險預案。而最后,我們施工團隊也順利完成穿越任務。
然而,穿越蘇州河,最具有挑戰性的環節還不在這里,而是長壽路段的明挖工程。
江磊口述:涉水翻越的長壽灣明挖
“蘇州河十八灣”,河入普陀第一灣在長壽路附近,叫做長壽灣。
2017年10月,隧道工程推進到長壽路段附近的長壽灣,也是Ⅱ標段的末尾,隧道要準備“出洞”。即隧道一點點抬升,接近地面,讓隧道在確定好的位置通向地表,結束地下路段,銜接進入南北高架。
我是生產項目副經理,主要負責西段隧道施工。我曾經和孫威一同參加過崇明長江隧道的建設,對盾構穿越技術很熟悉。北橫通道西段隧道大多也是依靠盾構挖掘。但是,長壽路段卻不能采用盾構法。
盾構需要在地下10m左右及以下的深處進行,而長壽路段隧道不能挖太深。
如果長壽灣段按照盾構地下10米標準再抬升的話,“出洞”前的斜坡會比較陡,坡度達到7%。江磊解釋,“7%”意味著100米水平距離的斜坡上,垂直高度差有7米,工程的極限是5%。坡度太大,盾構機爬不上來,以后車輛爬坡阻力大,會造成高速交通受阻和混亂。相比之下,明挖只需要下挖1-2米,便于控制出洞坡度。
那么,盾構機為什么不能在土層淺的地方工作?
人們對盾構機的初印象,也許是一個圓柱體,帶刀片的切面,推進的時候把原有的土體挖空,形成一條隧道的空間。人們開車的、地鐵穿的通道大多是這么來的。那么,這個空間就成了河下的“空腔”。
想象一下,空瓶扔到河里會浮上來,裝滿水會下沉。空腔相當于空瓶子,隧道上覆蓋的土體太淺,再加上隧道是空心的,上面沒有足夠的壓力和穩定的空間,隧道結構就不穩。
我們也考慮過“沉管法”,這是在崇明長江隧道、港珠澳大橋隧道建設中用過的方法。沉管法中,隧道由預先制作的圓柱管節拼接而成,管節運到河面工地,再一個接一個地沉放、組裝在水底疏浚好的管槽內。但是沉管也不合適,有操作難度和隱患。北橫通道隧道段的規格是10塊管片組成一環,管節則是整體的一個圓環。整個管節比管片大得多,蘇州河不像長江,沒有足夠的水深和水下壓力,所以河水壓不住巨大的空心管節。另外,管節的生產與裝配,需要在工地附近配套制造工廠和拖送材料的大船。這在熱鬧的市中心也是不現實的。這些方法技術和條件都不合適,而且成本過高。在綜合比對下,工程最后選擇了在河道中明挖隧道,我們叫它“圍堰大開挖”。
2017年10月6日至15日是穿越的收尾階段,誕生了首個明挖度過蘇州河的隧道工程,穿河長度66米,這也是工程最后一次穿越蘇州河。明挖蘇州河的方案設計與新技術運用值得討論。
長壽路橋附近的隧道即將“出土”,臨近地鐵13號線場地有限,并且是涉河施工,面臨很多難點。明挖與暗挖相對,暗挖不挖開地面直接在地下作業,盾構就是暗挖的一種,而明挖就要對土地“開膛破肚”后再施工。蘇州河里的明挖還要多一道工序,得先排水再開挖。我們用圍堰解決涉水施工的問題。這是一種臨時擋水的建筑物,可以理解為水中工地的臨時“圍墻”,防止水土滲漏、進入修建現場,一般工程結束后拆除。
2017 年 4 月 2 日,北橫通道西段長壽路篩網廠工作井附近。跨蘇州河橋吊梁。
圍堰時,在河道施工區域的上下游打上堤壩,所用的材料因地制宜。截斷河流后,抽出堤壩中的水,形成一個工程師們所說的“基坑”。這個暫時無水的坑里可以進行各類施工,比如橋梁打樁、挖隧道等。
除了“圍墻”的劃分和保護,水中施工還需要“水上作業平臺”提供工作空間,放置機器設備,讓工人操作活動。根據蘇州河水流和土質特點,施工方選用鋼材質做平臺。
我們在蘇州河上架設的就是“鋼平臺圍堰”。
蘇州河承擔著防汛和通航的功能。圍堰開挖在2017年4-10月之間進行,由于汛期和可能出現的極端降水天氣,不可能完全截斷河流。通航問題上,蘇州河在環境治理后水路運輸功能大大減小,船只來往不太繁忙,但還有一些小船經過,大多是巡邏船、維保船、賽龍舟等。上海市水務局的要求是:施工中留下的水面寬度不小于36米,同時要在2018年汛期來之前恢復河道。如何實現一邊圍堰開挖一邊留下河道導流過水是個需要克服的困難。為了保證河流約一半的通行量,整個工程被設計為先后兩期,一期東岸,二期西岸。先施工東側,完成后恢復東側河道并將平臺圍堰搬到西岸進入第二期施工。
在東岸向陸地拓展,把坑挖寬,新建防汛墻。在水里打造平臺圍堰,抽水得到基坑先施工,西面河段用于導流過水。除了鋼制的圍堰,河道中央還有一道順著河流方向的鋼筋混凝土墻,作為兩期基坑的分界和施工基地。兩次平臺圍堰都以它為基準建造。
2016年6月25日,一期圍堰完成。直到2017年4月-6月,一期圍堰內部結構施工完成且恢復東岸防汛墻后,施工隊“邊打邊拆”,把一期南北兩側的平臺拆除,用于打造二期南側的平臺。然后拆除順河向的平臺,用于打造二期北側平臺。東邊拆除的、重復利用的材料(包括鋼管樁、鋼板樁等)通過水上接力搬運或臨時寄存,送到西邊供二期使用,省去地面運輸。這很像地面工程占據交通道路時的“翻交”。為了維持臨時的交通需要,對車道“借一還一”,施工如果占了一條車道,只能臨時拓寬對側馬路,劃出一條新車道。圍堰開挖的建設方案很巧妙,做平臺所用的材料和它的加固方式,還有許多名堂可說。穿過河道的明挖不僅破土,還要攔水。潮汐和水流緩急是一定要預防的。河道轉彎的地方水流總是不穩定。向河道凸出岸的河床泥沙淤積,水緩,凹岸受沖擊水急。江磊和團隊的應對方法是,打鋼管樁加固平臺圍堰。讓鋼樁在各種材料中脫穎而出的特點是,能適應多種土質、防水性能好、可以重復利用。搭配順河承重的鋼筋混凝土墻,方便了河內的“翻交”。既能滿足圍堰基本要求,又兼具城市施工所需的環保和靈活性。
俗話說,工欲善其事,必先利其器。我記得最深的是那個特殊的“打樁神器”。
工地距離13號線很近,旁邊還有高樓大廈,打樁方式排除了常規的靜壓樁和錘壓樁。靜壓法要靠重力把樁子直接壓入土里,積水泡過的土地容易使樁子下陷。錘壓法是用錘頭不斷地打在鋼樁身上,依靠動能將土層逐漸壓實,像榔頭打東西,有咣咣咣的噪音。所以兩種方式都不適用。為適應市區噪音控制和對周邊建筑的保護,我們選用了“高頻免共振錘”,可以做到打樁和拔樁兩件事。這個打樁方式的特點是對周邊的影響降到最低,高頻率的振動把土體直接舀出,同時鋼管順著打下去。很像人耳聽不到鯨的高頻聲音,機器產生的高頻振動在人不易察覺時就消失了。實際作業現場有較小震動,但對附近建筑幾乎沒有影響。等到河道翻交,需要拔樁時,它還能在5分鐘內完成單根23米長的鋼樁的拔出施工,也是又快又安靜。
最初在打樁時,我因為好玩做了一個小實驗。在機器幾米遠的地方放了一次性杯子裝的水,測試它有多穩定。打樁的時候,看到水幾乎沒有波動,和我想的一樣。我參與過很多項目,對新技術的優越性的感受還是很深的。傳統觀念上,大家可能認為這個“倒霉”的工地,肯定都是土啊一頓挖、臟亂差。現在新的技術可以改善很多。工程最后需要還原河道,河中的鋼筋混凝土擋水墻完成使命后要被拆除。鋼樁可以用共振錘拔,而鋼筋混凝土墻只能做水下切割。這需要專業人員操作。我們當時請來了上海打撈局的潛水員下水做切割。潛水員要帶著繩鋸下水作業。繩鋸的鏈條為金剛石材質,安裝在輪子上,由馬達提供動力,使得切割在水下靈活方便。最大的問題是潛水員無法長時間承受水下壓力,一名潛水員大約工作一個小時,就要出水替換另一名。想起來,當時切割擋水墻的工作真的花了很長時間。
收尾的時候,西岸也提高防汛標準重建防汛墻。地下的隧道順利穿過,蘇州河也恢復原貌。
孫威、江磊:工地生活的“張”“弛”二重奏
在一些特殊的時間節點,比如穿越被列為一級風險建筑的時候,現場指揮部、相關建設單位、參建單位,一定要在現場值班。
孫威:
我們有一個詞叫“合署辦公”,即各家單位派人在一個辦公室里面辦公,有什么問題就及時向各自的領導反映。值班人員需要一直守在監控室里面,要觀察情況變化,及時向上級反映,上級馬上出一個應急的保障機制。這種時候大家都神經緊繃,晚上睡不著,盯著監控數據,盯著視頻,了解現場的進展。
我一直記得在穿越地鐵11號線的時候,因為是第一次穿越軌道交通,當時領導相當重視,市委要求現場每兩小時要出具一份數據報告,現場指揮部從采集、匯總數據,到形成報告,沒有時間休息,連續作戰。那次盾構大概進行了三天,從周末開始,要求在下周一的早高峰之前完成。當時指揮部有一個小伙子,在監控室里面一直一個人做報表,讓別人做他也不放心,幾乎連續三天三夜沒合眼。當年這位敬業的小伙子現在已經是我們城投集團公管部的副總啦。
江磊:
在穿越風險點的關鍵周期,我最久在工地里住了七天,中途為了拿換洗的衣物回過一次家。比如說從我們施工生產的角度來看,盾構出洞的時候是風險最大的,沒有人會說你要留下來,但你自己自覺會想要留下來,你自己都不放心。所以遇上將近一周的盾構出洞工程,我基本都不回家,即使我家離那個工地只有半小時左右的車程。
不過地下工程內部的風險壓力,即使再困難,我們對內都好解決,讓我壓力最大的是風險意外對地面上人們生活的影響。
我們團隊做過一個最壞的假設,無論是盾構機在推進,還是盾構結束后發生的地面沉降,導致的地面上的建筑出現問題,一旦工程風險影響擴大到社會問題,或者到民生問題,我們真的無法想象最后會是什么樣子。
我們那時候心里都沒底,雖然有保險,有政府,但是就我們自己內心而言,還是會緊張,還是會非常謹慎。尤其是盾構穿越一些敏感區段,有很多建筑是沒法避讓,施工隊在地底下,這個房子就在我們頭上,而且有的老房子沒有地基。在地下工作面臨的是一個看不清的密封空間,哪怕團隊有再多的測量儀器去分辨方向、測量誤差,也只能看到表象,有些數據反映的也是有延遲的。
就像你身體一樣的,也許你今天感染了倒霉的病毒,你不一定今天就頭昏的,你有可能過了兩天開始頭昏,開始咳嗽,但實際上已經無計可施了。
但經過一段時間施工隊度過適應期、進入常態之后,我們對這個工程越來越有信心,但信心不代表自傲,依然保持小心謹慎。
孫威:
我們現在提倡“無廢工地”的理念,即不能產生大量廢棄的臨時工程或者構筑物,所以工地上所有的房子都是用集裝箱搭起來的,可以拆解運到下一個工地再重新安裝使用,不會產生廢棄物。工作環境和寫字樓相比確實存在一定差距,集裝箱隔音不好,震動也比較大,不過能滿足基本的辦公需求。
一個個集裝箱麻雀雖小但五臟俱全,基本的住宿條件是有保障的,有浴室,有洗衣機,這有點像大學生公寓。工地住宿區也會配很多娛樂休閑的設施,有乒乓球室、臺球室,還有戶外籃球場,也會經常組織一些體育競賽活動。
大家可能覺得工地生活比較枯燥乏味,但是這邊大家的精神生活還是比較富足的。我喜歡打乒乓球,也參加過乒乓球的比賽,咱們這里各方面的文化建設也有點像大學生的社團生活。
現在新一代的農民工在心理上的需求更高了,大家都希望有一種歸屬感,即使是工地生活也要有人情味。文化性建設很關鍵,一個施工團隊,不能成天除了干活壓任務,其他都不管,大家只有從生活上成為朋友,成為同一條戰線的兄弟,團隊才會有凝聚力,也更有干勁。
其實我跟江磊認識將近20年了,從我們第一個合作項目長江隧橋工程開始,他當時剛剛進單位,沒想到一轉眼已經快二十年了。我是建設單位,他是施工單位,我們城投跟隧道公司是戰略合作,我們一直合作,因為通過前面一個工程的磨合,其實大家對彼此各方面都比較了解了,那以后做事情就相對來說更加順利。
而且應該說,我和他也建立了很深厚的革命友誼啊!雖然是工作,但通過這一圈子,會結識很多的朋友,而且基本上都是跟你一起共同戰斗過的,肯定是會有一種特殊的感情在里面。等到工程建成以后,我真的覺得這是蠻值得的一段回憶,而且也是真的交的一些朋友。
江磊:
其實我還是蠻懷念那時候的,大概是2016年底,在瀘定路橋那,泥水廠地剛剛造好,設備也才剛架起來,我跟幾個老兄傍晚回工地上,然后坐在上面吃肯德基。那時候夕陽下來,很漂亮的,真的很漂亮的,周圍一片非常空曠,抬頭就能看到飛機場,蘇州河像紐帶一樣,很漂亮,那真是我吃過最有感覺的肯德基了。