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楊磊:“豆腐里打洞”開啟隧道時代

2019-08-22 來源:上海黨史網 作者:楊磊/口述 黃金平、賈彥、胡迎/采訪整理

  編者按:2018年是我國改革開放40周年。40年櫛風沐雨,40年砥礪奮進,40年成就舉世矚目,40年歷程艱辛探索。上海是中國改革開放的窗口和縮影,“排頭兵”“先行者”,為慶祝改革開放40周年,反映上海在40年來許多鮮為人知的先行先試改革開放往事,中共上海市委研究室組織全市各黨史部門,在各方大力支持下,組織編寫了“上海改革開放40年口述系列叢書”,旨在通過親歷者的口述,收集和保存上海改革開放的歷史資料,為中國特色社會主義新時代改革開放再出發提供有益的借鑒。本文經澎湃新聞首發。

  

  澎湃新聞劉箏圖

  口述:楊磊(曾任上海隧道工程股份有限公司副總經理、總經理、董事長)

  采訪:黃金平、賈彥

  整理:胡迎、賈彥

  時間:2018年4月11日

  “豆腐里打洞”,開創中國盾構法隧道時代

  上海是飽和含水軟土地層,修建隧道好比在“豆腐里打洞”。上個世紀60年代,整個中國的基礎工業都較為薄弱,盾構掘進對于中國來說是一項難度極高的技術。而上海復雜的軟土地質條件,更讓蘇聯專家斷言:在這樣的地質條件下建造地鐵,難度無異于在宇宙中找到支點撬動地球。

  當時還是上海隧道公司的那批地下工程老前輩和老專家,卻從來沒有停止過追求,堅持要在中國的土地上建中國人自己的隧道。中國隧道之父、原上海隧道公司副總經理劉建航院士曾說,“比起外國專家,我們更了解自己腳下這片土地的真實情況和特點”。正是這樣的信念和執著引領著一代代隧道人開始了中國隧道追逐、趕超、超越國際水平的40年歷程,而“上!本褪撬淼廊藢崿F這一夢想的“第一站”。

  1960年,上海市隧道局,也就是隧道股份上海隧道公司的前身,在浦東塘橋建立了試驗基地,邁出了上海地鐵施工技術和盾構研制、鋼筋混凝土管片試驗研究的歷史性一步。試驗證明,在上海的軟土地基,用單層預制裝配式鋼筋混凝土管片建造地鐵區間隧道,技術上是可行的。后來隧道公司又在衡山路上進行了600米長的地鐵隧道擴大試驗,然后就是1970年隧道股份建成的新中國首條越江隧道——上海打浦路隧道,這不僅是中國首次用盾構法施工的隧道,開創了中國軟土隧道技術的新局面,同時工程中發現的滲漏、沉陷及兌付粉沙等方面的不足和問題,也成為此后上海隧道建設的主攻方向,予以不斷完善。

  1974年,在上海地鐵漕溪路試驗段建造中將該問題作為主要研究課題。前后數年積累的試驗成果,又為延安東路隧道建設提供了以高精度鋼模、彈性橡膠密封墊為主要特征的管片生產和防水工藝,在技術上跨上一個新臺階,同時還催生了地下連續墻建造的關鍵技術。1988年,延安東路隧道順利建成,標志著上海盾構法隧道施工技術已達到同時期國際水平,為上海地鐵1號線的建設提供了可靠的地下工程施工技術保障。自此,上海的隧道技術、試驗研究結合施工實踐,循序漸進,不斷發展和提高。

  上海能夠建造地鐵,原上海隧道公司副總經理劉建航院士貢獻卓著。他很早就提出一系列理論,比如說,上海的軟土層,需要分區、分塊、分層、對稱、平衡、限時挖土,簡稱“21條”。這種施工方法,國外從未提出過。建造地鐵1號線時,劉院士進一步總結了1號線的工程經驗,最終歸納出“時空效應理論”。

  “時空效應理論”簡單點說,就是開挖的時候,時間和空間需要一起計算好。比如限定先挖某一塊面積,限定先往下挖幾米,按照種種參數計算,必須8個小時內挖好,及時做支撐。一旦超過這個時間,再挖就會造成較大的沉降和變形。時間和空間兩個因素,同時影響著挖土的質量。這是上海能夠在軟土層建造地鐵的法寶之一,也是國際工程史的首創。

  建1號線時,劉院士比較謹慎,這套辦法只是粗淺的想法,在1號線建站時略有應證。但在建造2號線時,“時空效應理論”得到了充分利用和繼承提升?梢哉f,2號線的順利建造,真正為上海后來鋪就數十條線路、數百公里長的地鐵開創了條件。而從1號線、2號線開始,到現在的16號線、18號線,上海每一條軌道交通線路的規劃、設計、建設都有隧道股份人的身影。

  只進不退,鑄造城市交通“動脈”

  1980年,隧道股份承擔了上海地鐵1號線擴大試驗工程,完成了地鐵盾構掘進和隧道襯砌結構選型,開發應用了高精度鋼筋混凝土管片技術、地下連續墻施工技術和深基坑支護技術,這幾項技術工藝被廣泛用于上海地鐵1號線和2號線工程。

  用盾構法進行隧道施工,盾構機是關鍵。剛開始我們使用的是網格盾構,在地下掘進的時候,土是被擠進盾構機的,隨之進來的還有水和沙等。當時盾構機挖掘的土,要靠人工挖出來,并用礦車運出去,一個人一天要挖十幾噸土,非常艱苦,同時操作人員還必須要“吃氣壓”,人、材料進出都要增減壓。隨著地層深度加深,壓力會越來越大,因此盾構機需要具備足夠的承壓力。

  1980年代的時候,國內還不能生產比較好的盾構機。當時的盾構機雖然也叫土壓盾構機,但質量還是比較差。我剛進單位的時候,正值建造延安路隧道一期,那臺盾構機是全國產的網格盾構,但已經不用人工運土,而是用水槍將土沖成泥漿,然后用泵打出去。由于盾構機內有鋼隔板將人和土隔開,操作人員也不用直接面對土,通過碗口大的耐壓玻璃觀察孔,操作水槍沖土,避免了“吃氣壓”的麻煩。

  1988年,地鐵1號線工程正式啟動。那個時候剛改革開放,我們向法國貸款,但有一個條件就是貸款可以,但必須買他們的設備,當時國內還沒有自主研發制造盾構裝備的能力,于是地鐵公司就買了6臺全進口的法國FCB土壓盾構。新的FCB盾構確實使我們在“豆腐里面打洞”變容易了,但如果土壓力設定不準確,地面沉降就難以控制。我們經過一系列的摸索和研究,才掌握了土壓盾構的操作技術,最終保證1號線一期順利通車。而這也從一個方面,觸動我們開始自己動手研發制造中國人自己的盾構,并在此后的10多年中,在國家“863計劃”的支持下,由隧道股份自主研發制造了中國首臺國產土壓地鐵盾構,從而開啟了中國人用自己的重大裝備,建自己的地下隧道的新里程。

  

  隧道股份(時為上海隧道公司)熱烈慶祝上海地鐵1號線區間隧道貫通

  我做技術員的時候,有時為了一個難題,甚至晚上做夢也在想白天工程上的事情。在1號線上體館站施工中,當時主體車站做完了,要把路兩邊的所有管線搬回來,進度很緊,還要做出入口,加之旁邊有一根22萬伏的電力隧道與車站并排,怎么辦,怎么處理,一直都在想。后來在做鉆孔樁維護的時候,突然想到把原來的鋼筋籠改成型鋼,骨架管線全部懸吊起來,一邊掏挖,一邊用鋼板等材料把管線下的缺口封住,最終解決了圍護安全問題,在圓滿完成建設任務的同時,又確保了管線的運營安全,被當時隧道股份的董事長稱為“楊氏”插板法。

  在8、9號線陸家浜路站建設時,由于邊上高層都造好了,地下連續墻和兩邊的房屋基礎幾乎是并排的,還要另外打開施工設備通道,因此我們大膽創新,采用了“挑閣樓”的辦法,即半蓋挖式施工工藝,最終攻克工程難點,在不占用社會道路的條件下完成車站施工。這項技術現已大規模用在地鐵施工中。

  城市交通越來越復雜,隨意封道、改道會給百姓出行造成不便,政府也希望我們能通過技術改進實現非開挖施工,盡量把對地面的影響降到最低。比如14號線靜安寺車站,是世界第一例采用非開挖矩形頂管法建造地鐵車站,我們做了三個大的頂管,成品字形推進,最大程度減小了地下建設對地面交通的影響。

  截至目前,隧道股份參與掘進的軌道交通里程數超過1000公里。其中,在整個上海的600多公里地鐵當中,有一半是隧道股份建的,我們參與了上海地鐵每一條線的施工或設計,可以說,上海的每一條地鐵線,每一座地鐵車站,都飽含了隧道人的心血。令我們更加自豪的是,我們開啟了全國及海外21座城市的軌交時代。這些國家或城市的地鐵1號線,都是由隧道股份建造的,比如印度的地鐵1號線,還有德里、孟買等城市的地鐵1號線都是隧道股份的作品。

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