文汇网讯(记者史博臻)为了填补城市化地区包括迪士尼排水系统的空缺,完善中心城区排水系统骨架的白龙港片区南线输送干线工程已接近尾声。该项目由上海市城市排水有限公司投资建设,将有效解决浦西至浦东地区污水过江输送瓶颈,对改善上海城区水域环境质量和实现本市COD(化学需氧量)总量减排目标具有重要意义。
抽丝剥茧,黄浦江底画V字
此前浦西段陆域管线已经完成,本次白龙港南线输送干线的过江管段,为超长距离复合曲线顶管,其管道覆土变化大、地下水压力大、穿越土层及周边环境特别复杂,称得上是上海历史上难度最大顶管工程之一,几乎涵盖了顶管在软土地层中顶进所有问题。
近日,记者在隧道股份路桥集团承建的SST1.2标项目看到,现场实体工作量已全部完成,正在进行通水前的最终调试,这根直径2.7米的顶管也将在不久后投入使用。
过江顶管项目作为上海市白龙港片区南线输送干线完善工程的重要组成部分,技术上的重大难点也遇到很多,其中最为突出的”大纵坡、高水压、超埋深”:前有大纵坡线形,相当于在黄浦江底用顶管画个V字。顶进过程面临挑战,即在顶管施工中极为罕见的千分之四十的大纵坡,急曲线,对轴线控制和设备维护提出了极大的挑战,对顶管建设来说非常困难;后有复杂地质条件下的超埋深和高水压。上海土层的稀松众所周知,但地下工程一般遇到的仅是普通深度的土层,此次管底覆土在江面以下近30米,这在以往的顶管工程中较为少见。加之需横穿7个土层,过江顶管需在高水压7层承压水土层中顶进,地层起伏变化大,地面浦东、浦西防汛墙及周边构筑物对地面沉降控制要求极高。
极限挑战,黄浦江底上演“起死回生”
谈及过江管的建设,隧道股份路桥集团顶管事业部总经理王剑锋百感交集。“2013年,是我们第一次顶进过黄浦江,就遇到了在地质资料里没有反映的建筑物桩基,工程被迫暂时停止。进还是退?再往前顶的话会造成更大的破坏。回退的话,面临大口径顶管25米的埋深,并且退管段上面有民房、道路及其它建筑物,怎样保证既能把管道退出来,又能使地面上的沉降控制在最小范围内,这一系列问题在以往的工程实例当中并不多见。一旦退管失败,可能导致整条管道重新选线,更严重的,将严重影响上海市未来的COD减排目标和规划。”为了使管道安全退出,项目部经过反复仔细的研究,大量的数据计算及商议,在无任何参考案例的前提下,创新了多项工艺、工法,包括退管的整个工艺、设备、材料等各方面,几乎都是从零开始研发,这在以往的工程中绝无仅有。经过大家的共同努力,95米管道最终顺利退出,也成就了上海乃至全国地区第一次大口径超埋深长距离的退管施工实例。
黄浦江底水压强度大,且变化莫测,在施工过程中项目部遇到过多次异常危急的突发状况,2015年8月14日,管道顶进工作进行到黄浦江下方,因黄浦江江底土层突变,遭遇不可预见的严重地质突变,管节发生透水,管道出现下沉。这种情况下,一旦未及时制止,会导致管节脱落,后果不堪设想。王剑锋回忆:“当时的水量也特别的大,同时这个管子在下沉。如果管道不能原位修复,就意味着这500多米要永远在黄浦江的江底躺着。”40人的项目团队,最终忍痛紧急撤离。几乎所有人都认为,顶管的管道发生这么大的沉降量,开缝这么大,大家都认为是没有办法修复的,也就是说算是给这段管子判了“死刑”。
水位迅速上涨,项目团队忍痛撤离,为了确保周边构筑物的安全,确保管道全线的顺利推进,不在黄浦江底留下遗憾,顶着各方质疑的压力,项目部用了10个月的时间经过多方反复的论证,多个方案的制定,最终决定使用原位修复方案,将道原位线形调整。地质的突变导致大量涌进的泥沙吞没了顶管,项目团队在狭小的空间里只能用爬行一寸一寸测量机头的情况;顶管恢复需要使用气压施工工艺,项目部自行开发了气压舱,相当于航天器与太空站之间的连接舱,在气压环境下进行高风险施工作业,项目团队接受了巨大的生理和心理的极限挑战。最终仅用了三个月实现了管道、各大系统、顶管、机头的全面恢复,项目部修复方案的成功,超出了所有人的想象,可以说是完成了一项所有人认为不可能完成的任务。
随着过江管的投用在即,隧道股份路桥集团先后攻克的“气压下管道原位抬升技术”“顶管退管技术”、“固态泥浆套应用技术”等技术也均为市内顶管领域的首次成功应用。为今后在类似复杂地质、超长距离顶管施工上提供了宝贵的借鉴经验。
背景资料
上海市污水治理白龙港片区南线输送干线完善工程是上海第四轮环保三年行动计划污水处理系统建设的中心城区最后一根大型污水输送干线工程。白龙港南线输送干管主要输送黄浦区、徐汇区、长宁区、闵行区和浦东新区等区域的污水至上海白龙港城市污水处理。随着过江管段顶管的完成,标志着白龙港片区南线输水干管的建设也进入尾声,管道通水后,将大大缓解中心城区污水排放压力。