郁郁葱葱的上海西郊宾馆别墅区、管线密布的虹桥路……
如果地道从它们身下经过,传统的“开膛剖肚”显然行不通。中环线北虹路下立交通道的设计人员采用管幕—箱涵推进法,不仅成功解决了施工难题,还省下至少5000万元资金。
管幕—箱涵推进法在中国大陆还是首次应用。它先用80根直径97厘米的钢管围成一个口字型的管幕,水平推进土里,再用千斤顶依次将8节混凝土箱涵推进管幕里。由于箱涵是中空的,里面的土清空后,地道雏形就基本形成了。然而,困难同样不少。管幕段长126米,横截面达273平方米,加之上海为饱和软土地层,国际上无先例可循。有国外专家断言,如果不花5000万元先加固软土,地道肯定造不成。
上海科研人员没有灰心。为让80根钢管在推进时保持队形,他们在每根钢管间加上锁口,使得管管相扣。每8根钢管组成一组,前面装一台小型推进机,开拓前方道路。配合采用激光诱导纠偏系统,以控制精度。科研人员还发现,推进顺序也有讲究,先顶进下排管幕,后顶进两侧和上排管幕,更有利于减小上排管幕的变形和沉降。
因土质松软,中空的箱涵在地下推进时,迎面一定会有大量泥土迅速涌入,极易导致方向失控。如果让泥土的流速慢些,冲击力就会变小,方向也容易控制。于是在箱涵的正前方,技术人员又加了一个网格,通过分流泥土,减缓流速,保持箱涵稳步前进。
把箱涵套进管幕,两者之间留有10厘米左右的空隙,箱涵周围都被泥土包围,摩擦力太大也会影响推进。技术人员独创一种由特种泥浆制成的润滑剂,箱涵一边推进,一边将泥浆喷射在箱涵和泥土接触的4个表面上。经测算,注浆后的摩擦系数约为不注浆时的40%,起到了减阻润滑的作用。这一特种泥浆已申请国家发明专利。
大断面管幕—箱涵顶进应用技术是上海市科委重大工程项目,由上海中环建设发展有限公司、上海市第二市政工程有限公司、同济大学和上海市隧道工程轨道交通设计研究院共同承担。据课题组负责人之一的同济大学教授朱合华博士介绍,许多城市都需修建浅埋式大端面下立交通道,为避免破坏环境和影响居民生活,大多采用暗挖法施工。中环线北虹路下立交通道的成功实践,对今后的地下空间建设有一定借鉴意义。