正确处理工程质量与工程进度的关系是确保地铁安全的重大举措——刘建航院士在建设部“城市轨道交通工程质量安全专家委员会成立大会”上的书面发言
2011-06-19刘建航
近年来,上海大规模、高速度、高难度、高风险的轨道交通网络建设,为解决世博交通问题取得了预期的成效,提高了交通运能。在2008年1年内,上海地铁建设车站116座,盾构隧道推进长度139 km,建设速度为国内外前所未有。但这里也有不可忽视的教训:在如何处理工程质量和工程进度的关系中,有些地方未全面做到质量第一。上海地铁在车站深基坑施工中、在盾构近距离穿越重要建构筑物施工中,以及在1年内200多次盾构进出洞等高风险施工中,由于重点加强了施工监控,均较好地完成了任务,避免了重大工程事故的发生。但在一般车站结构和盾构隧道施工中,由于扩大了施工队伍(素质较差),施工力量被摊薄,未照顾到对施工质量的全面、严格管理,导致部分车站及区间隧道出现渗漏和不均匀沉降。这些问题虽已基本得到解决,但其中的教训应引以为戒。
在含水软土地层中,隧道渗漏和不均匀沉降看似一般通病,却是关系到地铁运营效果和地铁安危的结构病害。1 km长的区间隧道就有20 km长的衬砌拼装接缝,在含水粉砂层中,当管片接缝中存在极微小的穿透缝隙,其宽度为d70(即70%的土粒粒径小于d70)就可能引发隧道周围地层的水土流失,致使隧道变形坍塌,此事在国内外已有多个先例。
在含水软弱黏性土中,隧道在渗漏水和长期的列车振动作用下就会塌陷,导致沉降不止,恶化隧道差异沉降,以致危及列车运行安全和隧道结构安全。在整个地铁网络中,只要有一处隧道失稳或差异沉降过大,就会影响到整个地铁网络的安全和正常运行。如俄罗斯的圣彼得堡一段穿越高压含水砂层古河道的地铁隧道,因过大的渗漏和沉降,在运行20年后报废停用。
目前,上海地铁在建设和运营管理中已将隧道渗漏和不均匀沉降的检测和治理列为极重要事项。上海申通集团主管建设的领导对盾构施工质量管理实行高标准、严要求:盾构隧道施工要精工细做,每天的盾构推进进度不得超过12环,管片拼装要求做到滴水不漏,盾构施工引起的地层损失率不大于5‰。
为优化盾构施工参数,使其达到控制地层损失率的要求,在盾构施工中,必须对盾构推进轴线上方的地面沉降进行严格的监测和控制:要求刚脱出盾尾处地面微微隆起约2 mm,同时要根据脱出盾尾后30天的地面沉降量δ30,按经验公式推算最终地面沉降量δm,使之符合5‰地层损失率的要求,即
式中:A为盾构外径断面面积,m2;H为盾构中心的埋深,m。在上海软土地层用土压平衡盾构施工的条件下,可 据 经 验 估 算 出 δ30=0.5δm,因 此 要 求 δ30≤0.002 5A/H,即 δ30≤0.01A/4H,m。在盾构推进地层损失尚无更精确的计量方法时,此地面沉降的监控方法还是较简易有效的。不知各地还有什么好的方法,拟组织交流。在盾构施工严加监控的同时,上海盾构施工同步注浆,已全部改用高比重抗剪型单液浆液和四点注浆工艺。实践证明,采用这样的监控和注浆方法,对保证盾构隧道的稳定性和防水性有很大的效果。看来,为确保地铁隧道安全,一定要把工程质量放在第一位,尽力提高盾构施工质量,务求精益求精,并花必要代价,采用行之有效而可靠的新材料、新工艺。