上海属软土地层，大规模地下施工难度很大。经过多年努力，上海突破了某些外国专家提出的“上海不适宜建地铁”的观念束缚

　　文/《瞭望》新闻周刊记者陆文军

　　随着2010年世博会临近，上海进入基础设施建设高潮期。

　　为了世博会期间交通顺畅，为上海新一轮发展打造硬件基础，大力拓展地下空间、发展地铁和越江隧道，成为上海城市交通网络的关键工程。

　　上海属软土地层，大规模地下施工难度很大。经过多年努力，上海突破了某些外国专家提出的“上海不适宜建地铁”的观念束缚，硬是在“豆腐里打洞”。

　　在这个过程中，上海频频遭遇地下“世界级难题”。《瞭望》新闻周刊在走访中看到，地下工程建设者们正试图用“软实力”突破“硬限制”，加紧建设世界上最大的地铁网络。

　　遭遇“世界级难题”

　　正在大规模建设地铁、越江隧道等地下工程的上海，由于地质条件不利，中心城区地面建筑密布，地下设施复杂，管线密集交错，实施地下工程难度巨大。

　　本刊记者了解到，上海建设这些地下工程，施工主要依靠大型装备盾构掘进，这些动辄直径几米、甚至十几米的“大家伙”，这些庞然大物在施工中必须精确如“手术刀”，有时候要穿越的空间，周围预留宽度仅几厘米，还要考虑到对周边各种环境、设备的影响。

　　近期，由上海城建隧道股份公司承建的上海地铁9号线二期徐家汇站至肇嘉浜路站区间实现贯通，这项工程中，地下盾构的“穿越”几乎成了不可能的任务。据专家介绍，当时，地铁9号线的盾构必须近距离穿越地铁1号线，而盾构与正在运营的1号线隧道最近时距离仅有0.83米，难度可想而知。

　　更令施工单位头痛的是，由于此前的规划没有给地铁9号线的施工留下充裕的空间，这项地下工程还不得不面临一大堆限制条件：第一，盾构“头顶”上的覆盖土层超浅，最浅处仅4.2米，而浅土层上坐落着一批上世纪30年代建造的楼房和国际和平妇幼保健院，施工不能对这些建筑产生任何影响；第二，盾构要穿越大量公用管线，其中离盾构最近的雨水管道距离仅为0.34米。

　　经过反复技术论证、额外增加大量保障措施、动迁居民以防意外，这个“不可能”的难题终于被攻破。

　　盾构完成最后的穿越时，距离国际和平妇幼保健院的地基桩和地下生化处理池仅有几厘米，容不得半点闪失。

　　中国工程院院士、软土地下工程专家刘建航说：“如此复杂的工况，在国内甚至世界盾构法隧道施工史上都极为罕见。而盾构在穿越施工中还必须确保地面交通正常、轨道交通1号线运营、周围管线的安全，难度更大。”

　　据该工程项目经理陶育介绍，像这样小于5米的超浅覆土盾构穿越施工，国内几乎没有先例。由于覆土太浅，压力不够，如果控制不好，盾构掘进姿态可能难以把握，而且建造好的地下隧道也可能上浮，从而威胁地上的建筑和地下的设施。

　　为了在“几乎不可能”的条件下安全施工，项目团队24小时值班，严密监控盾构掘进的各项参数，关注各种环境监测数据，确保盾构掘进的安全。

　　螺蛳壳里做道场

　　目前，上海已拥有8条运营线路、234公里、162座车站的轨道交通网络。今年年底前，上海还将新通车4条轨道交通线路。到明年，另外5条轨道交通新线路将实现运营，世博会举办前，上海地铁将建成400公里运营网络。而连通浦东、浦西的越江通道也在大规模建设，到2010年，上海中心城区将建成越江通道17处，车道94条。

　　受访专家指出，由于上海地质条件所限，地下施工较为适宜的土层至多为地下30多米，空间有限。上海中心城区高楼密集，地下基础和设施占用了不少地下空间，而且一些已经建成的地铁线路、隧道等工程也限定了新工程的施工空间，加上上海许多地下管道建于上世纪50年代前，线路走向和位置等信息不全，也给地下施工带来难题。

　　2007年浦东世纪大道四线换乘车站施工时，要在已经建成的2号线周围建设4、6、9号线车站，同时还要保证2号线正常运营，这被称为“世界第一难”。当时，要在正在运营的2号线的左下方建4号线、右边平行位置建9号线，头顶还将有6号线穿过，其施工之难，可谓处处掣肘、瞻前顾后。

　　在复兴东路隧道穿越地铁4号线、西藏南路隧道穿越地铁8号线等工程中，因为几十米的穿越“施工难度和风险实在太大”，有的要花上1年时间论证施工方案。

　　为克服困难，上海的建设施工单位发明了不少行之有效的“土办法”。

　　在上海地铁9号线二期完成最浅覆土层的“高难度穿越”时，由于覆土不到5米，理论上根本不足以控制住盾构推进的姿态，也就是说，盾构由于地层压力太小可能上浮，从而导致对地下、地面设施的破坏。

　　为了破解这一难题，施工单位想出了一种“压重法”，即在地面和地下隧道中，压上超过1500吨的钢板和铅块，以增加压力控制盾构精准掘进，隧道变形量被稳稳控制在安全范围内。

　　在同样极端复杂的上海世纪大道四线换乘车站工程中，如果施工不当，二号线车站既有坍塌的危险又有上浮的可能。施工单位经过反复模拟挖掘，发明了可以从底部把车站拉住的巨型拉力器，以及分散土压的间隔挖掘法，利用科技攻关突破了这个难题。

　　专家建议加强施工监测

　　刘建航对本刊记者说，目前上海地下工程施工难度很大，但是实践证明，通过精心设计、认真施工，困难是可以被克服的，工程是能够高质量完成的。但是，随着国内各大城市争相建设地铁，近年来由于地铁等地下工程建设出现的事故在国内也并不罕见，所以风险防范将是国内地下工程建设中最值得关注的重点。

　　他指出，首先要充分认识到在软土底层和建筑密集地区建设地下工程，本身就是风险工程，而且不少是高风险工程，施工中困难难以避免。所以必须抓住风险控制手段，科学分析面对困难，在施工中做到化险为夷。

　　刘建航建议，在高难度、高风险地下工程的设计、施工阶段，必须进行风险评估，分析风险因素，降低事故概率。最好定出项目风险等级，同时提出相应应对措施和管理办法。

　　刘建航强调，在施工中落实监控是关键。在软土底层的地下施工中，具有相当的复杂性和较多的不确定因素。因此在施工中不能凭经验主观臆测，而要加强施工监控，依赖信息化手段，把施工监控作为风险管理的最重要手段。“高水平施工监控作为安全保障，这在国内外都已经是地下工程建设中的共识了。”

　　他进一步分析，为确保施工监控，首先需要建立建设方为主、分级管理、各方参与的远程监控体系，由施工、管理、监测、设计、业主各方参加管理。“把施工现场远程监测系统开通作为开工的必备条件。”其次，对这套“远程监控系统”，必须制定实施细则，明确警情判断和处理的具体要求。再有，要把远程监控的数据搜集汇总，即时上传分析，对各种超警戒数值和异常情况都要有快速反应处置机制，一旦有事故隐患既可立即排险。

　　中科院院士、地下工程专家、同济大学终身教授孙钧也认为，随着上海地下工程力度加大，地下设施不断增多，未来施工难度一定会逐渐加大。要最大程度化解高难度施工带来的风险，确保施工安全、质量可靠，一方面要依靠技术改造，科技攻关，不断用新的科学方法攻克难关；另一方面要高度重视“信息化”施工，重视施工中的监测信息、数据，这样施工风险是可控的，事故也是可以避免的。

　　“地下施工的高难度有时候并不可怕，只要认真面对，科学决策，完全可以克服；但最怕的是缺乏严格监控，对事故隐患、风险征兆视而不见，不及时采取相应措施。”孙钧说。

　　他同时建议，随着地下施工难度加大，目前要进一步建立各方统筹机制，由于地下设施、管线涉及到各部门、各单位，加强各方沟通统筹，对于难度较高的关键性地下工程来说，至关重要。地下工程建设必须完善规划统筹。地下空间要有长期性、超前性、全局性规划，施工中牵一发而动全身，避免把难题留到以后。

　　上海隧道设计院副院长曹文宏认为，对于地下工程来说，“水的威胁最大，有时候是致命的。”地下工程中穿越或是临近涉水管道在所难免，凡是地下涉水管道，都应有专门部门负责。应避免涉水管道因年久失修而渗水甚至爆管，“这也是地下工程中常被忽视的风险因素。”