錢江隧道緣起
錢江隧道原來的規(guī)劃是錢江十橋。早在2004年，浙江省發(fā)改委和交通廳已基本贊同了過江工程采用建橋方案。然而，項(xiàng)目北岸緊鄰觀潮勝地—海寧縣鹽官鎮(zhèn)，在這里修建橋梁，一旦因橋墩的阻擋破壞涌潮，損失不可估量。2005年浙江省“兩會(huì)”期間，部分人大代表提案，建議采用隧道過江方案。
中國科學(xué)院孫鈞院士表示，隧道方案是可行的，至少不會(huì)對(duì)涌潮造成破壞，但是“強(qiáng)涌潮下建設(shè)隧道，恐怕會(huì)對(duì)隧道施工造成影響。”經(jīng)過再三比選，本著對(duì)子孫后代負(fù)責(zé)的原則，2006年5月23日，浙江省發(fā)改委和省交通廳確定了隧道方案。錢江隧道是杭州錢江流域第一條超大直徑盾構(gòu)法隧道，隧道全長4.45km，進(jìn)行一次折返式長距離掘進(jìn)，采用一臺(tái)直徑15.43m的超大型泥水氣壓平衡式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。隧道具備長、大、深三個(gè)特點(diǎn)：長—盾構(gòu)機(jī)一次連續(xù)掘進(jìn)距離3.2km，中間不設(shè)檢修井；大—隧道開挖直徑達(dá)到15.43m；深—隧道在江底最深的埋深達(dá)到39m。隧道跨徑大、里程長、技術(shù)難度大，且地質(zhì)條件復(fù)雜，疊次穿越古防洪大堤，是隧道工程中的又一奇跡。
強(qiáng)涌潮下的盾構(gòu)是如何施工的？
在國內(nèi)，對(duì)于超大直徑盾構(gòu)隧道在砂性土且高涌潮差等復(fù)雜環(huán)境下的掘進(jìn)尚屬首次。對(duì)強(qiáng)涌潮下的建設(shè)隧道，孫院士形象地形容為：“地上動(dòng)一動(dòng)，地下抖三抖”。因此，在農(nóng)歷八月十五左右，涌潮最壯觀的幾日，盾構(gòu)施工必須停止作業(yè)，否則很容易造成土體坍塌，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐珊Ｋ疂B漏，后果不堪設(shè)想。然而，盾構(gòu)長時(shí)間停止作業(yè)容易引發(fā)沉降，造成管片變形，導(dǎo)致難以控制隧道軸線走向。“強(qiáng)涌潮下長時(shí)間停工可能引起的盾構(gòu)下沉帶來隧道軸線標(biāo)高無法控制”，是孫院士一直特別擔(dān)心的技術(shù)問題。
“二手貨”盾構(gòu)如何實(shí)現(xiàn)“華麗轉(zhuǎn)身”？
據(jù)孫院士介紹，當(dāng)初的上海崇明長江隧道使用了兩臺(tái)德國海瑞克生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)，而錢江隧道此次使用的盾構(gòu)機(jī)，正是崇明長江隧道施工時(shí)的其中一臺(tái)。
孫院士說：“盾構(gòu)機(jī)的壽命是有限的，損耗比較大。一般來講，一臺(tái)盾構(gòu)在砂性土質(zhì)中推進(jìn)10km左右就必須進(jìn)行大修；而在黏性土質(zhì)中也不能超過20km。”錢江通道使用的這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在崇明長江隧道已經(jīng)一次性推進(jìn)7.5km。孫院士感嘆：“隧道股份(600820,股吧)的建設(shè)者真的很不容易！對(duì)使用過的"二手貨"，在盾構(gòu)機(jī)的刀盤、車架都沒有更換的情況下，沒有發(fā)生任何意外，為國家節(jié)省了大量資金，非常難得！”
由于只使用了一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)，盾構(gòu)需要在江北工作井進(jìn)洞后，整體調(diào)頭進(jìn)入東線隧道。錢江隧道盾構(gòu)外徑為15.43m，整體長度為15.8m，旋轉(zhuǎn)直徑為22.084m，總重量1800t，因?yàn)椴痪植贾亓亢奢d，重心靠近前段。工程采用了PLC整體同步頂升技術(shù)，通過調(diào)整可移位式盾構(gòu)基座擱架，達(dá)到盾構(gòu)機(jī)的下降調(diào)平、平移、旋轉(zhuǎn)、頂升調(diào)坡的目的。完成后，車架由特制超大44m跨距80t吊車從西線工作井分段吊出，從東線隧道暗埋段上的預(yù)留孔吊入安裝。在盾構(gòu)調(diào)頭期間，一切施工作業(yè)正常進(jìn)行。孫院士說，一臺(tái)直徑達(dá)15.43米的大型盾構(gòu)機(jī)要在一個(gè)長圓形井內(nèi)平移、轉(zhuǎn)身、一次性調(diào)頭，其技術(shù)在上海乃至中國都尚屬首次。他在參觀錢江通道工程時(shí)看到調(diào)頭的情景，贊賞地稱其為“大盾構(gòu)的華麗轉(zhuǎn)身”。
隧道四次穿越大堤，采取了什么措施控制地面沉降？
根據(jù)推進(jìn)線路，錢江隧道將先后4次穿越江南大堤、江北大堤。其中江北大堤為明清老海塘，穿越大堤時(shí)由于覆土厚度變化梯度大，盾構(gòu)施工參數(shù)控制困難，隧道之間凈距離小，兩次擾動(dòng)土層對(duì)大堤也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。
為了保證大堤安全，施工單位在大堤關(guān)鍵部位設(shè)置了監(jiān)測(cè)斷面，加密地面監(jiān)測(cè)，信息及時(shí)反饋；根據(jù)埋深、地層、地下水等，準(zhǔn)確設(shè)定切口水壓及注漿量，并精確控制，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)情況及時(shí)微調(diào)；全天采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，用來監(jiān)測(cè)大堤的沉降。在大堤影響范圍內(nèi)設(shè)置剪力銷管片，增加隧道整體性。盾構(gòu)勻速推進(jìn)，一般控制在20mm/min左右，推進(jìn)過程中保持盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定，減少盾構(gòu)糾偏量和糾偏頻率。為減少盾構(gòu)機(jī)背部產(chǎn)生地面沉降，利用原盾構(gòu)殼體的注漿孔對(duì)盾構(gòu)殼體進(jìn)行壓注，在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)根據(jù)大堤變形的實(shí)際情況，向盾構(gòu)上部壓注一定量漿液以控制地面沉降。
隧道進(jìn)出洞施工需要控制哪些風(fēng)險(xiǎn)？
盾構(gòu)進(jìn)出洞施工地層圖
錢江隧道進(jìn)出洞施工三個(gè)難度：一是覆土淺，且盾構(gòu)大部分位于滲透性非常好的粉細(xì)砂層土中，易發(fā)生盾構(gòu)正面土體坍塌或冒漿現(xiàn)象；二是對(duì)進(jìn)出洞土體加固質(zhì)量及輔助降水提出了很高要求，稍有不慎易發(fā)生水砂突涌現(xiàn)象；三是洞門斷面面積較大，洞門圈直徑比盾構(gòu)外徑大0.57m，給施工軸線控制和洞口止水工作帶來較大難度。
針對(duì)錢塘江下長距離掘進(jìn)，采取了哪些防范措施？
長距離掘進(jìn)存在眾多施工難點(diǎn)：如大斷面隧道抗浮，通風(fēng)和運(yùn)輸，長距離引發(fā)的測(cè)量偏差，盾尾鋼絲刷和刀具磨損更換等等。在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，如處理不當(dāng)，輕則耽誤工期，重則危害整個(gè)工程安全。
因此在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，施工單位采取了多種防范措施，以保證工程順利施工。例如在盾構(gòu)設(shè)計(jì)階段，設(shè)備增加了配重，通過盾構(gòu)機(jī)內(nèi)配置的車架來控制隧道上浮，隨著車架前移，后續(xù)施工結(jié)構(gòu)的跟進(jìn)同樣起到壓重的效果；盾構(gòu)全程保環(huán)及備品備件、江底變形監(jiān)測(cè)、根據(jù)水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整切口水壓、排泥接力泵、盾尾油脂壓注、江底更換盾尾刷等應(yīng)急預(yù)案，使得盾構(gòu)一次性過江，調(diào)頭期間更換刀具及盾尾刷，未出現(xiàn)盾尾漏水漏沙現(xiàn)象。
逃生通道設(shè)計(jì)有何特別設(shè)計(jì)？
錢江隧道呈V字造型，空間上分為3層，中間層為行車道，上層系排煙層，下層則是逃生通道。錢江隧道盾構(gòu)段采用“滑梯式逃生通道”。逃生滑梯每80m一個(gè)，主要用于人員進(jìn)入車道層下方進(jìn)行疏散逃生；同時(shí)，每240m設(shè)一個(gè)救援樓梯，主要用于救援人員從下方進(jìn)入行車道進(jìn)行救援，也可兼作人員疏散逃生用。另外，口型件中間通道可行駛電瓶車，便于人員逃生和救援。
地下空間開發(fā)讓生活更美好
對(duì)于錢江通道的建設(shè)技術(shù)，孫院士頗為贊許，幾次感嘆施工過程“不容易”。他表示，在重重難點(diǎn)的困擾下，工程依然安全、穩(wěn)步推進(jìn)，施工中最高紀(jì)錄為推進(jìn)22m/天，而且在克服困難的過程中產(chǎn)生了很多技術(shù)上的創(chuàng)新，為以后同類工程的施工提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。孫院士還提到了我國近年來在建和擬建的大型隧道的建設(shè)情況，如在建的港珠澳大橋通道、擬建的瓊州海峽、渤海灣、大連灣以及深圳到中山的跨海通道等，提出在當(dāng)今地下空間開發(fā)的大好時(shí)代，需從開發(fā)理念、功能、做法上提高一個(gè)層次，既能造�，F(xiàn)代，又能為子孫謀福利。如何合理利用有限的地下空間，使得地上地下開發(fā)一體化；有效采用綠色低碳節(jié)能的技術(shù)和材料，讓地下空間更舒適都是未來亟待解決的問題。
