杭州地鐵1號(hào)線為什么建了那么長(zhǎng)時(shí)間？
它在建設(shè)過(guò)程中最大的難題在哪里？
地鐵建設(shè)就像打“地道戰(zhàn)”——杭州地鐵1號(hào)線一期工程，長(zhǎng)達(dá)47.98公里，全線都要打通地下隧道。
杭州土質(zhì)復(fù)雜，全國(guó)有名。想要打通這些地下隧道，就得出動(dòng)盾構(gòu)機(jī)，它就像“土撥鼠”一般，鉆進(jìn)杭城的地下空間穿梭。
這場(chǎng)華麗的冒險(xiǎn)，從2008年地鐵1號(hào)線第一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入錢塘江底，到2012年盾構(gòu)全線貫通，經(jīng)歷了重重困難。
這場(chǎng)小心翼翼、步步驚心的穿越，包括兩次穿過(guò)錢塘江江底，4次穿過(guò)運(yùn)河底部，橫穿德勝快速路，直接穿過(guò)九堡一帶的9幢居民樓，先后三次穿越杭州城市污水總管等驚險(xiǎn)環(huán)節(jié)。
盾構(gòu)機(jī)施工
盾構(gòu)機(jī)工作原理
有點(diǎn)像電動(dòng)剃須刀
地鐵1號(hào)線的過(guò)江隧道在復(fù)興大橋和西興大橋之間，南面是江陵路站，北面是近江站，過(guò)江段全長(zhǎng)約為1600米。隧道共有左右兩條線，分別由1號(hào)盾構(gòu)和2號(hào)盾構(gòu)專門用來(lái)挖隧道，由南往北掘進(jìn)。據(jù)說(shuō)，這條地鐵過(guò)江隧道是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)地鐵專用隧道中最長(zhǎng)的。
1號(hào)盾構(gòu)先于2008年9月5日從錢塘江南岸出發(fā)，一個(gè)月后，負(fù)責(zé)右線的2號(hào)盾構(gòu)同樣從江南出發(fā)，一前一后向江北掘進(jìn)。直到2009年，兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)分別到達(dá)江北，兩個(gè)大家伙在錢塘江底共呆了200多天。很多施工人員事后回憶這200多天在江底的日子，都用“意外連連、困難重重”來(lái)形容。
在介紹困難之前，先讓大家來(lái)認(rèn)識(shí)一下盾構(gòu)機(jī)。盾構(gòu)機(jī)的最前面部分是機(jī)頭，上面是一個(gè)圓形刀盤(pán)，直徑6米左右，刀盤(pán)上裝有四五種刀片，以應(yīng)付不同的土層地質(zhì)情況。這是最核心的部分，起到掘進(jìn)的作用。后面還有一段密封艙機(jī)身，8米長(zhǎng)，尾隨著6節(jié)車廂，用于裝載盾構(gòu)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、土體改良系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等，總體結(jié)構(gòu)有60米長(zhǎng)。
盾構(gòu)機(jī)的工作原理其實(shí)和電動(dòng)剃須刀有幾分相似。
工作時(shí)它靠著機(jī)身內(nèi)的千斤頂給予的動(dòng)力向前推動(dòng)，旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)掘開(kāi)土層。挖掘土層的同時(shí)用混凝土環(huán)管片貼牢，防止土層塌陷，每次掘進(jìn)一環(huán)1.2米長(zhǎng)，含6塊管片。
整條過(guò)江隧道大概需要4900多環(huán)管片，它們也就是今后過(guò)江隧道的壁面。掘出來(lái)的土?xí)皇占饋?lái)，經(jīng)過(guò)處理后就像“牙膏”一樣，由螺旋運(yùn)輸機(jī)輸送到裝載泥土的車輛上，運(yùn)到地面上去。
砂性土、圓礫層、承壓水
一個(gè)比一個(gè)難對(duì)付
“下到洞內(nèi)，感覺(jué)很清涼，和防空洞差不多；進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)里，則像是到了潛水艇。”吳偉鋒，上海隧道工程股份有限公司的工程師，至今仍記得自己第一次下到錢塘江底時(shí)的激動(dòng)心情。他所在的單位，負(fù)責(zé)了上海地鐵80%~90%的建設(shè)，這個(gè)單位的每一位工程師到工地干的第一份工作就是開(kāi)盾構(gòu)機(jī)，吳偉鋒也不例外，他當(dāng)時(shí)就是到錢塘江底當(dāng)盾構(gòu)機(jī)司機(jī)，如今出師了，又奔波在杭州地鐵2號(hào)線的過(guò)江段搞盾構(gòu)技術(shù)工作。
“一周白班，一周夜班，每班12個(gè)小時(shí)不間斷的，吃喝拉撒全在江底。”吳偉鋒很快就發(fā)現(xiàn)，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)司機(jī)是份相當(dāng)辛苦的工作，“每天到了飯點(diǎn)，都吃不上飯，要等盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)輸車進(jìn)來(lái)，才順便把飯帶進(jìn)來(lái)，沒(méi)吃到過(guò)一次熱飯�！�
不過(guò)對(duì)吳偉鋒來(lái)說(shuō)，真正的壓力來(lái)自江底的不穩(wěn)定因素帶來(lái)的大難題。比如同一工作面，碰上兩種難搞的土層，很考驗(yàn)盾構(gòu)機(jī)操作手的能力。
盾構(gòu)機(jī)穿越江底，走的路線是弧線形的，最深的地方有30米。在24~27米之間，盾構(gòu)掘開(kāi)的土層，上面是偏軟的淤泥質(zhì)粘土和砂性土，下面是偏硬的圓礫卵石層。“這兩種土層軟硬不同，盾構(gòu)鑿進(jìn)時(shí)的推力分配也要不同，否則盾構(gòu)機(jī)很容易往上位移，所以操作機(jī)器的時(shí)候要非常警惕，及時(shí)調(diào)整千斤頂油壓的分配，才能在開(kāi)挖時(shí)配合不同土層使勁�！�
這還不算，圓礫層也超級(jí)難對(duì)付。圓礫層里面是大量類似鵝卵石的石塊，最大的直徑有20厘米，盾構(gòu)刀片本來(lái)是挖土的，現(xiàn)在變成切石塊了，損耗相當(dāng)厲害，“穿鑿這些土層，每天能走上2~3米的距離就很不錯(cuò)了�！眳莻ヤh說(shuō)。
更讓人郁悶的還是承壓水。它隱藏在土層之間，如果盾構(gòu)在江底挖掘過(guò)程中不能平衡壓力，很容易引起承壓水噴射，形成地層空洞，導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)破壞，嚴(yán)重的甚至隧道坍塌。地鐵1號(hào)線過(guò)江隧道盾構(gòu)機(jī)配置了防噴應(yīng)急裝置，預(yù)防承壓水導(dǎo)致的盾尾滲漏。
“插管手術(shù)”一做200天
排放出江底大量沼氣
難對(duì)付的土層只是困難之一，最讓施工方頭疼的還是沼氣。
上海隧道工程股份有限公司在對(duì)杭州地鐵1號(hào)線進(jìn)行初次地質(zhì)勘測(cè)時(shí)就發(fā)現(xiàn)，過(guò)江隧道地下含有沼氣。
“沒(méi)想到有沼氣，更沒(méi)想到量還不小�！碑�(dāng)時(shí)的項(xiàng)目經(jīng)理王弘琦回憶說(shuō)，這些沼氣，主要在錢塘江底下21米至28米段地層。
江底沼氣的主要成分為甲烷，集中在砂土層、粉土層之間的粘土中，并且以囊狀形式分布，這應(yīng)該是水中動(dòng)植物被深埋，長(zhǎng)期分解后形成的氣體。
沼氣所在的位置，剛好是隧道要穿越的地方。
如果貿(mào)然掘進(jìn)，碰到沼氣很容易引起爆炸，還會(huì)污染環(huán)境。所以，必須在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)前釋放沼氣。
“就是在江底打鉆，插入直徑1米、長(zhǎng)30米的管子，把沼氣釋放出來(lái)，再點(diǎn)燃燒掉，然后注漿補(bǔ)回在沼氣出去的地方�！眳莻ヤh記得很清楚，排放沼氣持續(xù)了200多天，管子從錢塘江南岸一直排到江中心，插了100多根管子，感覺(jué)很像是給錢塘江底做“插管手術(shù)”.
其實(shí)，這種排放沼氣的辦法，在建設(shè)黃浦江過(guò)江隧道時(shí)也運(yùn)用過(guò)，“但是錢塘江有1.3公里寬，而黃浦江窄多了，大概只有它的一半寬，在這么寬的江面實(shí)施這一技術(shù)，也算是新嘗試�！蓖鹾腌f(shuō)。
