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王振信访谈(20):打浦路隧道盾构施工磕头、闭胸和开胸推进

作者:王振信  来源:资深专家王振信访谈录  发布:2021/3/16  浏览: + 放大字体 | - 减小字体

摘 要:施工中还是发生盾构向下的问题,我们称之为“磕头”,原来是隧道标高搞错了。在黄浦江下方的土体中,不用气压,光靠网格,泥土也是能够自己立得住,这时候的网格就不用全部打开,我们称之为“半闭胸”。盾构再往前推,我们就继续想,网格再关小一点可以吗?最后把网格的门全部关闭,门全关以后也没有泥土进来,变成了闷顶,不需要出土。所以,打浦路隧道有一段施工,我们创造了“不进土、不出土”的闭胸推进方式。

施工中还是发生盾构向下的问题,我们称之为“磕头”。

这件事为什么会发生呢?后来一查,笑话了,是隧道标高搞错1m,隧道设计标高跟降水标高弄成了两个版本。原来的设计标高是按照原有的设计深度布置的,后来不知道什么原因(记不清楚了),隧道标高降低了1m,那降水标高也应该随着一起降低,但是盾构降低了,降水却没有跟着降低,结果出现了两个版本,就磕头了。我发现这个问题,立即采取应急处理措施,盾构正面马上封闭,不让盾构继续下沉;然后在边上补打井点,降水深度增加,降水完成后盾构再推进施工。打浦路隧道当中有一段“V”字形的起伏,坡度变大了,那就是“磕头”导致隧道向下走,补救以后隧道又逐渐上来了的结果,是降水标高误差导致的。

盾构推进到黄浦江下方的时候,逐步发现在黄浦江下方的土体中,不用气压,光靠网格,泥土也是能够自己立得住,这时候的网格就不用全部打开,我们称之为“半闭胸”。我们当时就关闭一部分网格,打开一部分网格,泥土就会像挤牙膏一样挤进来。盾构再往前推,我们就继续想,网格再关小一点可以吗?最后把网格的门全部关闭,门全关以后也没有泥土进来,变成了闷顶,不需要出土。所以,打浦路隧道有一段施工,我们创造了“不进土、不出土”的闭胸推进方式。这个概念不是我们提出的,美国人早已有了,我们知道有这种可能性,在实践当中又发现了自己可以这样做。

我们这样做是有经验根据的。浦东塘桥试验的时候,在粉砂层中浅推进只能靠降水,有多少泥土就出多少泥土;在粘性土里面深推进的时候,黏土阻力特别大,我们的做法,是设计一格格的网格将泥土割开来,当时4m盾构一分为二变成2m,既推进又能防止前方坍塌。各处的粘土阻力和黏性不可能完全一样,所以网格大小设计要随时进行调整。简单说,网格式盾构的开口,4m乘4m的截面,可以分成4个2m乘2m的格子,还可以再分小。当时最小分到多少我记不清了。后来到衡山路工程,根据塘桥经验,就设计成网格式盾构。当时外国有这个了,我们不知道,可以算是根据自己实践经验的中国首创。网格概念是把大断面分成许多小断面,小断面能够成立的条件是水土不能流进来。为了防止水土流进来,就用到两种办法,一个是降水,一个是气压。既不用降水又不用气压的条件是什么呢?就是土层必须得是不漏水的粘性土,自己能够立得住,网格也就不用气压。打浦路隧道盾构到浦东段,感觉这个土层立得住了,就非常谨慎地试试看,闭胸做了,半闭胸也做了,开胸同样也做了,都成功了。

后来延安东路隧道建设施工,在网格后面加一堵墙,网格跟墙之间加压缩空气,我们称之为“局部气压”。这些都是从实践中总结出来的。

但是,一个经验也会有相反相成的两个方面。衡山路工程在穿越房子时候,网格门是不能关闭着的,不然房子要隆起了,开口率多少我也记不清楚了。打浦路隧道我逐步试验把网格门关闭掉,即从半闭胸发展到全闭胸,好处就是少出土。我们管施工,每车土都要拉出来,还要吊出去,比方说:原来推1m需要出100立方土,拉出来,吊上去,我只出90立方,岂不是省掉10立方?哈哈。出80立方还要省,到最后就1立方也不出了,全部挤压到黄浦江里去了。简单来说,去掉不能开口的面积之后,网格开口率能有80%已经很了不起了。网格式盾构已经是半挤压的概念了,这个半挤压不能再小了,再小会导致地面隆起。当时没有什么计算方法,设计到尽可能80%的开口率,外面一圈不能做成开口的,中间的横杠也不能成开口的。但是,黄浦江打浦路隧道施工,做了全闭胸,随之带来的问题就是江底隆起了,江底隆起最多的时候大概有3m多。当时“文化大革命”,没有人来管这件事。很有意思的是,那个时候黄浦江上没有大船,黄浦江水又是一直在流动的,竟然慢慢地把这个隆起自我熨平了。

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