之江路輸水管廊及道路提升工程(之浦路—復(fù)興路)的隧道分西段與東段分別掘進(jìn),東段穿越中河、白塔、錢塘江大橋、六和塔、之江大學(xué)舊址5處全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。
5.6公里,貫通!
9月30日,“全國(guó)市政隧道穿越國(guó)家級(jí)文保單位數(shù)量之最、實(shí)施難度之最、保護(hù)要求之最”的之江路輸水管廊及道路提升工程(之浦路—復(fù)興路)全線貫通了。
一“隧”越千年。從2022年7月30日到2025年9月30日,超大直徑盾構(gòu)途經(jīng)中河、白塔、錢塘江大橋、六和塔、之江大學(xué)舊址5處全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位,以毫米級(jí)的極致精度在杭州千年文脈的“神經(jīng)末梢”上穿針引線。
10月10日,盾構(gòu)機(jī)刀盤緩緩吊出工作井,標(biāo)志著之江路工程順利穿越5處“國(guó)?!?。當(dāng)紅色橫幅在洞門口高高掛起,在建設(shè)者們喜悅的歡呼聲中,多年扎根在之江路工程一線的杭州市城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理中心(簡(jiǎn)稱“市城基中心”)工程建設(shè)管理處處長(zhǎng)陳潤(rùn)軍由衷感慨:“真難啊!這是干得最久的工程,也是干得最難的工程?!?/p>
0.2毫米/秒
“手機(jī)振動(dòng)兩下都會(huì)覺得‘又有情況了’”
2022年10月,工程?hào)|段南線盾構(gòu)穿越白塔前的兩個(gè)月,記者與工程參建各方碰了頭。
“很緊張。”項(xiàng)目經(jīng)理王鵬急急忙忙從施工現(xiàn)場(chǎng)趕回項(xiàng)目部,手里拿著一塊小石頭,安全帽也還沒來得及摘下,“你看,石頭,從工地現(xiàn)場(chǎng)挖出來的。我們即將面對(duì)最難的一段,包括復(fù)雜的地質(zhì)和白塔的保護(hù)?!?/p>
項(xiàng)目部監(jiān)控室里,擺滿了各式各樣的石頭,都是從隧道里挖上來的。
整個(gè)工程的地質(zhì)條件非常復(fù)雜,文物影響范圍內(nèi)涉及石英砂巖、粉砂巖、粉砂、黏土等15種不同的巖土層,強(qiáng)度從1兆帕到102.8兆帕不等。白塔段是最“硬”的一段,石英含量達(dá)到了95%。負(fù)責(zé)工程地質(zhì)勘查的高級(jí)工程師熊鑫舉了個(gè)形象的例子:“這個(gè)硬度相當(dāng)于家里使用的磨刀石,盾構(gòu)機(jī)的刀頭要去切碎磨刀石,就是硬碰硬,磨損可能會(huì)比較嚴(yán)重?!?/p>
再加上有著1000多年歷史的白塔在歲月的長(zhǎng)河里已然留下了不少“傷痕”,切碎巖石產(chǎn)生的振動(dòng)極有可能會(huì)對(duì)白塔造成影響。
南線正式開始側(cè)穿白塔是在2022年12月7日,北風(fēng)1—2級(jí)。這天,市城基中心組織項(xiàng)目參建各方主要負(fù)責(zé)人集聚在項(xiàng)目部會(huì)議室里,“大家都緊張,手機(jī)振動(dòng)兩下都會(huì)覺得‘又有情況了’?!?/p>
“我的手機(jī)和手表連接著白塔的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),可以實(shí)時(shí)看到白塔‘動(dòng)態(tài)心電圖’?!笔谐腔行墓こ探ㄔO(shè)管理處副處長(zhǎng)薛飛參與了文物保護(hù)報(bào)批、項(xiàng)目設(shè)計(jì)及施工全過程,“我們與規(guī)范編制專家多次溝通,并通過模擬計(jì)算及實(shí)測(cè),分析出4級(jí)以上的風(fēng)可能會(huì)引起振動(dòng)預(yù)警,只要測(cè)到4級(jí)及以上風(fēng),就停止掘進(jìn)?!?/p>
4級(jí)風(fēng),僅僅是能吹動(dòng)樹葉發(fā)出“沙沙”聲的強(qiáng)度,為什么能讓整個(gè)工程“提心吊膽”?那是因?yàn)椋?5米超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)要從白塔身側(cè)24.02米的地下穿過,大家擔(dān)心白塔出現(xiàn)“振動(dòng)疲勞”?!岸軜?gòu)機(jī)掘進(jìn)產(chǎn)生的振動(dòng)能傳導(dǎo)到幾十米外,加上風(fēng)一吹,白塔有產(chǎn)生細(xì)微裂縫的風(fēng)險(xiǎn),出現(xiàn)‘疲勞損傷’?!敝袊?guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司項(xiàng)目負(fù)責(zé)人黃勇解釋。
白塔段的地質(zhì)又十分“硬”,盾構(gòu)機(jī)刀盤上78把滾刀和144把刮刀在切削巖石時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)是必然的。這段工程掘進(jìn)2米就需要換一兩把滾刀,隧道里也逐漸“擺滿”了換下來的刀頭。
因此,降低兩臺(tái)“龐然大物”發(fā)出的“怒吼聲”,成為了白塔段穿越的關(guān)鍵。
“根據(jù)《古建筑防工業(yè)振動(dòng)技術(shù)規(guī)范》,我們選取了最為嚴(yán)苛的0.2毫米/秒的振動(dòng)預(yù)警值作為白塔保護(hù)的核心指標(biāo)。”薛飛說。
“塔尖位置控制在0.2毫米/秒,大概意味著一杯水放在邊上,產(chǎn)生的是肉眼基本上看不出的細(xì)微波動(dòng)?!必?fù)責(zé)白塔監(jiān)測(cè)的浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院副教授楊玉龍專門模擬了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。在工程施工階段采用如此嚴(yán)格的振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)預(yù)警值,國(guó)內(nèi)罕有。
為了達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將施工保護(hù)控制區(qū)寬度設(shè)置為100米,同時(shí)在距離隧道10米處增加了1086孔隔振孔,有效阻斷了40%左右的振動(dòng)傳播。
盾構(gòu)機(jī)漸漸遠(yuǎn)離白塔,楊玉龍團(tuán)隊(duì)出的評(píng)估報(bào)告也傳回了項(xiàng)目部,上面寫著“白塔塔身無變化”。王鵬的緊張感頓時(shí)少了一大半:“現(xiàn)在可以去錢塘江邊吹吹風(fēng)了?!?/p>
5分鐘/24小時(shí)
“文物絕不允許有任何粘貼痕跡”
“穿六和塔的階段,我很緊張。”2024年1月1日,北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院六和塔監(jiān)測(cè)項(xiàng)目總工程師藏衛(wèi)國(guó)在辦公室里盯著監(jiān)測(cè)大屏,“24小時(shí)精密監(jiān)測(cè)六和塔,不可以漏掉任何數(shù)值的‘小變化’?!?/p>
元旦,多云、微風(fēng)。六和塔祈福的鐘聲陣陣,這是杭州人的“儀式感”。
“又是新的一年了。”之江路項(xiàng)目部的大家原本沉浸在迎接新年的喜悅中。突然,一組預(yù)警數(shù)據(jù)傳來,打破了這難得的“祥和”,“接近振動(dòng)控制值的警戒線了,請(qǐng)停止掘進(jìn),立刻排查原因!”
“已排查!”藏衛(wèi)國(guó)第一時(shí)間派人前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工監(jiān)測(cè),“結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)人流情況,對(duì)比以往監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),可以排除施工原因?qū)е碌臄?shù)值波動(dòng)?!?/p>
原來,元旦這天,來六和塔祈福的游客“爆滿”?!傲退鳛榇u木混合結(jié)構(gòu)建筑,對(duì)地層振動(dòng)的敏感度遠(yuǎn)超現(xiàn)代建筑?!惫こ處熇钕閷幏治觯斑@次是游客頻繁走動(dòng)產(chǎn)生的波動(dòng),數(shù)據(jù)回落后也通知了施工方恢復(fù)掘進(jìn)?!?/p>
監(jiān)測(cè)是工程建設(shè)的耳朵和眼睛。據(jù)相關(guān)部門分析,之江路工程北線盾構(gòu)側(cè)穿六和塔時(shí),與塔基邊緣最小水平凈距為38.25米,兩者豎向間距為39.03米,雖無需對(duì)六和塔采取加固措施,但加強(qiáng)監(jiān)測(cè)是重中之重。
這不是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集,而是要為古塔建立“生命體征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”。
“文物專家和管理部門給我們提出了兩個(gè)大的原則,即最小干預(yù)和美觀。”藏衛(wèi)國(guó)反復(fù)強(qiáng)調(diào)執(zhí)行起來的“高難度”,“監(jiān)測(cè)建筑是否有變形,就必須在建筑本體上布設(shè)一定數(shù)量的水平位移和沉降觀測(cè)傳感器,但文物絕不允許有任何粘貼痕跡?!?/p>
這與楊玉龍團(tuán)隊(duì)在監(jiān)測(cè)白塔時(shí)的要求一致,“24小時(shí)監(jiān)測(cè)白塔也是如此,不能有一點(diǎn)破壞。我們每天都會(huì)出具一份‘體檢報(bào)告’?!?/p>
考慮到這一點(diǎn),團(tuán)隊(duì)想到了“組合”傳感器的辦法。“一般來說,水平位移和沉降兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)是分開放的,但是我們做了集成,通過一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)就能監(jiān)測(cè)所需數(shù)據(jù),做到最小干預(yù)?!?/p>
關(guān)于美觀,不得不提到六和塔本身的“精妙”。
“六和塔外面看是8面13層,但內(nèi)部只有7層,這就是特別的‘七明六暗’格局,古時(shí)匠人的工藝是真的厲害。這也為我們放置傳感器提供了絕佳位置?!辈匦l(wèi)國(guó)最終采用文物專用低應(yīng)力膠粘劑將傳感器粘貼在游客無法進(jìn)入的“暗層”,單點(diǎn)接觸面積不足1平方厘米,“游客是絕對(duì)發(fā)現(xiàn)不了的?!?/p>
不單單如此,對(duì)于一般建筑物來說,規(guī)定變形允許值是1到3厘米,相當(dāng)于一元硬幣的直徑。而對(duì)于文物建筑來說,施工周期累計(jì)的控制值要在5毫米以內(nèi)。這就需要進(jìn)行重復(fù)性的監(jiān)測(cè)來“以防萬一”。
5分鐘,是六和塔智慧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置的數(shù)據(jù)傳輸間隔。
監(jiān)測(cè)期間,在北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院杭州辦公室的監(jiān)測(cè)大屏上,不間斷地跳動(dòng)著24個(gè)傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。有線磁致式測(cè)縫計(jì)、有線智能傾角計(jì)、弦式應(yīng)變計(jì)像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)般嵌入塔體,時(shí)刻感知著磚木結(jié)構(gòu)的微應(yīng)變。同一時(shí)間,在項(xiàng)目部監(jiān)控室里,施工團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控著盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù),并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的“姿態(tài)”。
“施工期間,六和塔的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一直比較平穩(wěn),我們也安心了?!比缃?,六和塔飛檐的風(fēng)鈴依舊,這些傳感器也已經(jīng)完成了使命,被無痕拆除。
10毫米
“這是一場(chǎng)與茅以升先生跨越‘時(shí)空’的對(duì)話”
站在六和塔上眺望,錢塘江大橋車流如織,陳潤(rùn)軍的思緒又被拉回到2023年6月,“我清楚地記得這個(gè)時(shí)間,因?yàn)椋@是一場(chǎng)與茅以升先生跨越‘時(shí)空’的對(duì)話?!?/p>
錢塘江大橋,是我國(guó)第一座公路鐵路兼用的現(xiàn)代化大橋,在之江路工程下穿施工時(shí)已健康服役80余年。當(dāng)親身參與的工程與“偶像”的代表作在錢塘江畔“碰頭”,市城基中心特意組織參建各方去了“茅以升先生像”前瞻仰,“我們希望對(duì)照錢塘江大橋,打造一個(gè)精品工程?!?/p>
當(dāng)時(shí),茅以升先生的手稿是一筆筆畫出來的。如今,之江路團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了BIM(建筑信息模型)、微擾動(dòng)控制等一系列先進(jìn)技術(shù),甚至使用的盾構(gòu)機(jī)都是國(guó)產(chǎn)的。
設(shè)備先進(jìn)、技術(shù)先進(jìn)、信心十足。“但難度也是十足的。北線盾構(gòu)距離大橋橋墩的最小水平距離為13.5米,南線盾構(gòu)僅13.2米,相當(dāng)于與錢塘江大橋‘貼身而過’,得克服可能出現(xiàn)的‘沉降’問題,沉降量控制在10毫米之內(nèi)。”為了保證安全,市城基中心還專門借閱了錢塘江大橋設(shè)計(jì)手稿,召集參建各方主要負(fù)責(zé)人一起研究。
地質(zhì)也發(fā)生了變化。要說白塔段施工是“硬碰硬”的較量,錢塘江大橋段面對(duì)的則是“上軟下硬”問題?!吧戏酵翆訌?qiáng)度僅1—2兆帕,像曬干的硬面團(tuán),下方巖層強(qiáng)度卻有60兆帕,堪比鋼板。這種巨大反差極易引發(fā)地面突然沉降,甚至卡壞施工設(shè)備?!痹O(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人沈碧輝與團(tuán)隊(duì)商議,必須通過注漿提前加固地層,讓盾構(gòu)影響范圍內(nèi)的地層強(qiáng)度盡量均勻,“經(jīng)測(cè)算,平均每米就需注入約350立方米的注漿材料,這個(gè)注漿量著實(shí)不小。”
其實(shí),同樣的問題還發(fā)生在中河段。短短250米的匝道一穿就是幾個(gè)月?!胺路鸹氐搅舜┰桨姿臅r(shí)候,大家的緊張感又來了?!痹O(shè)計(jì)工程師曹文振解釋,“覆土厚度太薄了,且為粉土、粉砂等易擾動(dòng)的軟弱地層,容易導(dǎo)致地表沉降‘超標(biāo)’以及隧道本身‘上浮’。同時(shí),匝道需連續(xù)穿越抗咸渠、中河、地鐵4號(hào)線等多處敏感建(構(gòu))筑物,不能有任何偏移?!?/p>
“方案研究階段,我們想用開挖的方式。出于對(duì)文物建筑的保護(hù)原則,最終還是選擇了盾構(gòu)方式,盡管這大大增加了施工難度?!笔薪ㄎ姓徟幐碧庨L(zhǎng)許迎順是當(dāng)時(shí)最早參與工程研究的人員之一,“留給盾構(gòu)施工的空間是非常小的?!?/p>
特別是,盾構(gòu)下穿中河最小凈距僅為3.3米,上跨地鐵4號(hào)線最小豎向凈距僅為3.2米。
僅有三四米的距離,盾構(gòu)機(jī)好比在地下做“穿針”手術(shù)。手術(shù)的方案則是,超淺覆土大直徑盾構(gòu)隧道抗浮設(shè)計(jì),對(duì)地鐵進(jìn)行“微擾動(dòng)”注漿加固,同時(shí)時(shí)刻監(jiān)控盾構(gòu)推進(jìn),從而基本實(shí)現(xiàn)“零沉降”。
地鐵每天照常運(yùn)營(yíng),乘客們大概也不知道在他們頭頂三四米的地方,有一臺(tái)“大家伙”在挖洞修路。
“總算通了?!必炌ó?dāng)天的會(huì)議室里,參建各方又集聚在一起,陳潤(rùn)軍長(zhǎng)舒了一口氣。
“嗡嗡——”手機(jī)又開始振動(dòng),他的表情瞬間嚴(yán)肅起來,迅速掏出手機(jī)看了一眼。
“是來恭喜我們隧道順利貫通的?!标悵?rùn)軍的神情放松下來,“最大的難關(guān)過去了,不過隧道內(nèi)附屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝及裝飾裝修等一大堆工作還等著,力爭(zhēng)在今年年底前隧道具備通車條件?!?/p>
記者手記
貫通這一刻,很多人都等待已久。
對(duì)于記者而言,是長(zhǎng)達(dá)5年的跟蹤與記錄。城建線口幾位記者先后多次前往施工現(xiàn)場(chǎng),從項(xiàng)目部到盾構(gòu)工作井這段路不知來回走了多少遍。
對(duì)于建設(shè)者而言,是長(zhǎng)達(dá)7年的研究與攻堅(jiān)。2018年10月26日,正式接到任務(wù)啟動(dòng)項(xiàng)目研究;2020年7月16日,啟動(dòng)施工建設(shè);2023年11月8日,西段主線盾構(gòu)完成全部掘進(jìn)任務(wù);2025年6月18日,東段主線盾構(gòu)實(shí)現(xiàn)貫通……
不完全記錄的時(shí)間里,我們?cè)H身下到地下30米深處,感受那潮濕悶熱的隧道里,機(jī)器的轟鳴撞擊著耳膜,安全帽下的汗水流進(jìn)眼睛,這些都是“地下工作者”的日常。這日復(fù)一日,是年輕司機(jī)走出隧道時(shí)滿身油泥,露出的卻是如釋重負(fù)的憨厚笑臉;是監(jiān)測(cè)專家佇立在文物建筑前,手持精密儀器時(shí)的凝重目光;是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在氣氛嚴(yán)肅的會(huì)議上,立下“軍令狀”的堅(jiān)定和信心。
這不僅是在報(bào)道一項(xiàng)工程,中河、白塔、錢塘江大橋、六和塔、之江大學(xué)舊址,讓我們領(lǐng)略了杭州文脈的歷久彌新;0.2毫米/秒的控制值、24小時(shí)的不間斷監(jiān)測(cè),讓我們見證了城市血脈的生生不息。
一次穿越時(shí)間維度的守護(hù),是杭州這座歷史文化名城的使命擔(dān)當(dāng)。5處全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位的保護(hù)要求之高,沿線15種地質(zhì)變化之復(fù)雜,意味著每一次研究、每一次掘進(jìn)、每一次監(jiān)測(cè),必須堅(jiān)守“保護(hù)零失誤”“工程零失誤”的絕對(duì)準(zhǔn)則。
一次穿越技術(shù)壁壘的突破,是杭州這座創(chuàng)新活力之城的內(nèi)生驅(qū)動(dòng)。從大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)硬巖掘進(jìn)技術(shù)、下穿錢塘江大橋風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)、鄰近文物建筑微擾動(dòng)控制技術(shù)的研究,到24小時(shí)在線自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)、實(shí)時(shí)在線氣象數(shù)據(jù)采集分析、搭建BIM平臺(tái),杭州隧道工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)了更多“可能性”。
一次穿越地理空間的融合,是杭州建設(shè)現(xiàn)代化國(guó)際大都市的時(shí)代答卷。未來,錢塘江畔的地上地下,交通擁堵情況將得以有效緩解,通行能力預(yù)計(jì)提升1.5倍,輸水“生命線”將更加堅(jiān)固地保障城市的供水安全。
盾構(gòu)機(jī)的使命暫時(shí)結(jié)束了,但我們的報(bào)道還遠(yuǎn)未結(jié)束。我們期待著通車通水的那一天,當(dāng)市民們開車飛馳在平坦隧道里的時(shí)候,當(dāng)千島湖的水通向千家萬戶水龍頭的時(shí)候,繼續(xù)記錄下這條隧道帶來的“城的變化”“人的變化”“生活的變化”。
何其有幸,能用我們的筆和鏡頭,成為這段工程的記錄者。