11月11日,由隧道股份上海隧道工程有限公司承建的国内首条城市轨道交通类矩形盾构法隧道在宁波轨道交通3号线贯通,意味着由上海隧道研发制造的世界最大断面、中国首台类矩形“阳明号”盾构首秀成功,也为在环境保护高标准要求下,城市核心区地下空间集约化利用开辟了一条新路。

由于易实现切削,又拥有相对合理的结构受力体系,圆形盾构在以往的隧道挖掘中应用较为广泛,但随着城市化进程的不断加快,城市核心区和旧城区中传统“开膛破肚”式的大拆大建问题突显:一方面道路狭窄,无法满足传统盾构施工的空间需求;另一方面,城市周边环境不能被破坏,管线搬迁、房屋拆迁困难。面对这些新难题,类矩形盾构可以“大显身手”。
据上海隧道总工程师朱雁飞介绍,类矩形盾构的空间利用率比圆形高30%-40%,它开挖的隧道断面宽度上和两台单圆盾构紧挨着开挖出的隧道相差不多,但高度相比容纳双线的大型圆隧道更小,且双线隧道一次成型,既不破坏城市既有管线,又把对环境影响降到最低,可满足“螺蛳壳里做道场”的需求,尤其适用于都市核心区和旧城区轨道交通建设。从制作整环管片进行的承载力试验来看,类矩形隧道承受的最大压力可达6000吨,甚至比圆形隧道更加强壮,建成后即便遇到周边开挖,隧道也能保持较好的稳定性。

不过说起来容易做起来难,盾构头由圆改方,可谓“牵一发而动全身”,需要解决刀盘切削、盾构转身、管片拼装等难题。由宁波轨道交通集团组织,隧道股份上海隧道工程有限公司牵头组成的研发团队,经过10个多月的研发设计制造,历时两年,在国内城市轨道交通建设中首次实现了矩形盾构技术的研发与工程应用。
由于宁波靠海,土质比上海更松软,且盾构需穿越淤泥、淤泥质粘土、外塘河等“险地”,施工过程中的地面沉降控制难度极大。上海隧道对防背土、轴线及盾构姿态控制等关键技术展开专项研究,建立隧道变形及环境影响预测模型,在试验段工程面临地层条件差、小曲率半径、穿越重要建构筑物等多重不利工况条件下,成功实现了施工对周边环境的保护控制。宁波3号线类矩形盾构隧道宽约11米、高约7米、长度420米,它的顺利贯通,为我国软土大型地下工程非开挖施工水平进入国际先进行列贡献了力量。