建地鐵挖空地下?探索城市地鐵地下穿行的“安全密碼”
在成都,地鐵網(wǎng)絡(luò)如血脈般在地下延展,支撐起這座超2000萬(wàn)人口城市的活力。自2010年成都第一條地鐵正式開通運(yùn)營(yíng),到現(xiàn)在已有15年的時(shí)間。截至2024年,成都軌道交通運(yùn)營(yíng)里程突破670公里,線網(wǎng)密度躋身全國(guó)乃至全球第一梯隊(duì)。各類數(shù)據(jù)直觀且亮眼,然而,伴隨建設(shè)規(guī)模擴(kuò)張,“地下空間安全”“施工周期長(zhǎng)”等話題屢屢成為公眾焦點(diǎn)。
為回應(yīng)這些關(guān)切,讓市民近距離感受地鐵建設(shè)的嚴(yán)謹(jǐn)與安全,6月5日,“蓉城國(guó)企開放日暨軌道建設(shè)零距離·綠色文明共踐行”探訪活動(dòng)在18號(hào)線三期騾馬市站舉辦。本次活動(dòng),邀請(qǐng)了近40名市民代表和媒體大V組成“觀察團(tuán)”,一同走進(jìn)成都地鐵在建的唯一一座四線換乘車站施工現(xiàn)場(chǎng),探尋地鐵安全建設(shè)的科技密鑰。
建地鐵是否真的會(huì)把地下挖空?在建設(shè)過程中,是否會(huì)對(duì)周邊房屋安全造成影響?帶著疑問拜訪了中國(guó)工程院院士、西南交通大學(xué)首席教授何川,并就以成都市為例,從技術(shù)攻堅(jiān)、民生協(xié)同、城市發(fā)展等多維度,解碼城市地鐵高質(zhì)量發(fā)展的核心邏輯。
盾構(gòu)穿城:破解“地質(zhì)禁區(qū)”的科學(xué)密碼
“各個(gè)城市地鐵越修越多,地下會(huì)不會(huì)挖空了?”這是很多老百姓在網(wǎng)上提出的疑問。
“這是對(duì)地下空間規(guī)模的誤解。”面對(duì)網(wǎng)絡(luò)熱議,中國(guó)工程院院士、西南交通大學(xué)首席教授何川客觀做出回應(yīng):“地鐵隧道僅占城市地下空間極小比例,且通過科學(xué)的線網(wǎng)規(guī)劃和埋深設(shè)計(jì),成都地質(zhì)結(jié)構(gòu)始終處于安全可控狀態(tài)。從建地鐵的方法來(lái)說(shuō)明這個(gè)事情,首先最核心和最關(guān)鍵的便是如何建基層?針對(duì)各類地質(zhì)環(huán)境,可以通過明挖法、暗挖法以及盾構(gòu)法三種方法進(jìn)行建設(shè),這三種方法也是目前城市地鐵建設(shè)的主流方法。成都,采用的最多的也是盾構(gòu)法。”
作為我國(guó)隧道與地下工程領(lǐng)域權(quán)威專家,何川深耕“富水砂卵石地層”研究二十余年。他坦言,成都地質(zhì)曾被稱為“世界公認(rèn)不宜建地鐵之地”,“這種地質(zhì)層,富含水,故易漏水,有塌陷危險(xiǎn),卵石又臭又硬,會(huì)讓盾構(gòu)機(jī)刀片損耗至報(bào)廢,地質(zhì)極其不穩(wěn)定。如果采用明挖法,那就是對(duì)城市的“開膛破肚”,對(duì)城市生態(tài)的影響也很大,因此我們選擇用暗挖法,就是讓大家看不見,在地下進(jìn)行。但淺埋暗挖法有兩大問題,一個(gè)是會(huì)容易產(chǎn)生突發(fā)性坍塌,安全風(fēng)險(xiǎn)較高;另一個(gè)則是建設(shè)進(jìn)度會(huì)很慢,一個(gè)月大概只能建設(shè)幾十米。綜合下來(lái),盾構(gòu)法是最適用于建設(shè)地鐵的,目前也是被國(guó)內(nèi)城市廣泛使用。”
針對(duì)這些難題,何川團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)“砂卵石地層盾構(gòu)隧道施工安全控制與高效掘進(jìn)技術(shù)”,優(yōu)化刀具刀盤配置、改進(jìn)螺旋出土器、調(diào)整掘進(jìn)參數(shù),有效解決了刀磨耗問題,并極大適應(yīng)了砂卵石地層掘進(jìn),將月進(jìn)度從50米左右的提高到200米以上,大幅降低了成本,并保證了結(jié)構(gòu)安全,開創(chuàng)了富水砂卵石地層大規(guī)模建設(shè)盾構(gòu)隧道的國(guó)際先例。
對(duì)于老百姓所擔(dān)心的盾構(gòu)技術(shù)安全問題,“我可以這樣講,這項(xiàng)技術(shù),是一項(xiàng)成熟的技術(shù),也是一項(xiàng)安全的施工方法。當(dāng)前成都已建設(shè)的10余條線路,無(wú)一例外均采用該項(xiàng)技術(shù),最高峰時(shí)期在2018年,成都共有超170臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在同時(shí)作業(yè),這是城市地鐵建設(shè)中的一項(xiàng)世界記錄。”何川介紹。
據(jù)了解,該項(xiàng)技術(shù)榮獲2015年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng),目前已在成都、南京等近20座城市地下鐵道,以及高速鐵路、城際鐵路、市政、電力和輸水盾構(gòu)隧道工程中得到廣泛應(yīng)用,在建設(shè)的施工、設(shè)計(jì)以及盾構(gòu)設(shè)備制造等主要環(huán)節(jié)發(fā)揮了重要作用,保障國(guó)家重點(diǎn)工程的施工安全和建設(shè)工期的同時(shí),也取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
在探訪活動(dòng)中,成都軌道建設(shè)公司工作人員周博對(duì)此補(bǔ)充道,“為了在盾構(gòu)掘進(jìn)中確保地面建筑安全,我們還為施工加裝了‘四重保險(xiǎn)’!”
“四重保險(xiǎn)”即穿越前“體檢”、穿越時(shí)“加固”、穿越中“控穩(wěn)”以及全周期“監(jiān)測(cè)”。四重保險(xiǎn)環(huán)環(huán)相扣,最大限度保障了盾構(gòu)穿越時(shí)的土層穩(wěn)定與施工安全。
建設(shè)周期:百年工程必要的安全時(shí)限
“過去一條地鐵線建設(shè)需10年,如今5、6年便可貫通,這背后是施工技術(shù)的系統(tǒng)性革新,技術(shù)改進(jìn)了,效率提高了,修建地鐵的時(shí)間也就縮短了。”何川談到,地鐵運(yùn)營(yíng)歷程數(shù)在不斷提升的同時(shí),離不開背后的技術(shù)支持。
技術(shù)革新帶來(lái)地鐵建設(shè)效率的提升,但不可忽視的是,地鐵規(guī)劃建設(shè)仍然有一套科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧鞒蹋谔皆L活動(dòng)中,成都軌道建設(shè)公司工作人員羅杰介紹:“一條地鐵線路從規(guī)劃到運(yùn)營(yíng)大致需要經(jīng)歷線網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)規(guī)劃、工程可行性研究、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、試運(yùn)行、正式運(yùn)營(yíng)這些流程,而在施工環(huán)節(jié)中又包括了施工準(zhǔn)備、土建工程、軌道工程、供電工程、通信與信號(hào)系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備、車輛調(diào)試等。”
何川表示一條地鐵的建設(shè)是一個(gè)巨系統(tǒng)工程,據(jù)統(tǒng)計(jì),修一條地鐵涉及到的專業(yè)有30余個(gè),包括土木、電氣、機(jī)械、環(huán)境、軌道交通等。除了盾構(gòu)技術(shù)處于領(lǐng)先以外,目前國(guó)內(nèi)地鐵在多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了突破性進(jìn)展,使建設(shè)周期大大縮短。
而針對(duì)市民關(guān)注的“圍擋時(shí)間長(zhǎng)”問題,成都市在年初便通過實(shí)際行動(dòng)進(jìn)行了解答。“目前,我們已根據(jù)各站點(diǎn)交通擁堵程度,對(duì)在建工點(diǎn)進(jìn)行分類管理。采用‘動(dòng)態(tài)打圍、占一還一’的方式,做到分期打圍、分段打圍、盡快退圍,及時(shí)還道于民,保障交通暢通。”成都軌道集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
在離西南交通大學(xué)校門不到100米處,便設(shè)有一個(gè)地鐵站,地鐵7號(hào)線經(jīng)過此處。"公眾的理解與技術(shù)的進(jìn)步同樣重要。"何川說(shuō)道,為了今后的交通暢行,也希望市民朋友可以理解,"。
“2004年,也是成都地鐵剛開工的時(shí)候,我曾發(fā)表過一個(gè)個(gè)人觀點(diǎn),像成都這種中心城市,今后一定會(huì)以城市軌道交通為骨干,帶動(dòng)其他交通方式的規(guī)劃,形成一定的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn),從目前來(lái)看基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。”在何川院士看來(lái),成都市,作為成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈的重要交通樞紐,其發(fā)展還有相當(dāng)大的空間,終將成為名副其實(shí)的“軌道上的城市”。
當(dāng)列車在地下穿行時(shí),載著的不僅是乘客,更是一座城市對(duì)未來(lái)發(fā)展的追求。何川院士辦公室的桌上,隨處可見與地鐵建設(shè)、規(guī)劃相關(guān)的痕跡——相關(guān)文獻(xiàn)資料、盾構(gòu)機(jī)模型、地鐵規(guī)劃圖,圖上密密麻麻的線路交織成網(wǎng)。“每條線都是科技與民心的雙軌,”何川最后說(shuō)道,“成都,在城市軌道交通的助推之下一定將取得更好的成績(jī),邁向更好的明天。”