笔者:广州的深隧究竟有多深?该深度的地质结构如何?施工条件如何?施工难度会不会很大?是否存在与地铁工程交叉甚至导致“穿窿”的可能?
郭卫社:首先,广州正在规划的深隧排水系统工程,从北至南到珠江,一路沿着河涌与珠江走向,基本上与广州地铁不在同一个高度上交叉,因此这一点市民可以放心。
其次,经过二十年的建设,广州现在的地铁运营里程已经达到了236公里,地铁区间隧道一般在地表下35米以内。从东濠涌深隧的初步设计思路来看,其一般设计深度应该在35-40米之间。
由于广州隶属沿海地区,地表下约15米以内都属于软弱覆盖层。这一深度所沉积下来的土质都比较松软、易透水且自稳能力较差。相反,地表35米以下,东濠涌深隧要施工的地层一般都为基岩。所谓基岩,指的是地球陆地表面疏松物质(土壤和底土)底下的坚硬的岩石层面,其结构是相对稳定的。可以说,在基岩层进行深隧施工,施工的安全性比浅层的地铁隧道施工更加安全可靠。
根据地铁施工经验,我市大部分区域地质条件都具备建设深层隧道的可行性。对于地质条件较差的白云、荔湾等区段,水务部门已在规划上进行了充分考虑,拟在河床上铺设浅层渠箱加以解决。
■深隧工程可确保储水而不渗水
笔者:广州地下水丰富,在深隧施工过程中,会不会有渗水甚至管涌的风险存在?与地铁施工相比,深隧工程的造价成本如何?是不是越深越好?
郭卫社:关于渗水或管涌的可能,这是两个方面的问题,第一个就是在施工的时候,会不会出现管涌危险;第二就是在建成以后,深隧管壁是否能够防止渗透水的问题。
首先,采用盾构工法施工深隧工程可以保证施工过程中不发生管涌。盾构工法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法,施工时盾构机械在地下深处推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内部的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,后部则靠千斤顶不断加压顶进,同时还要拼装预制混凝土管片。盾构通过的地方会一次性形成能承重、能防水的钢筋混凝土管片隧道结构,因此施工过程中不可能出现管涌现象。
其次,至于运营以后的渗水问题,国家也有严格规范的地下工程防水标准,隧道结构设计方面必须进行充分的考虑。深隧施工要求满足地下工程二级防水标准。
至于工程造价问题,由于东濠涌深隧的隧洞施工工法与地铁的施工工法相同,双方的工程造价确实可以互相参照比较。地铁隧道(双洞)大约每公里在5亿元左右,因此,预计东濠涌深隧土建造价可能相当于单条地铁隧道。但东濠涌作为首条试验段,会在施工中摸索经验。
■深隧工程是原治水思路的深化与提升
笔者:如何看待深隧的治水功能?以后的日常维护是否难度很大成本很高?譬如要清理深隧内部的淤泥与沉沙等?
郭卫社:深隧工程不是要重建一个城市排水系统,它应该是广州市原有治水管网基础上的一个提升与深化,深隧功能的发挥有赖于深浅结合——只有深浅层之间的管网畅通,深隧的功能才能发挥正常,否则就可能出现每有暴雨时,下面的深隧吃不饱,上面的管网又顶不住的现象。
根据初步的设计方案,广州深隧应该具有合流污水调蓄、排涝、转输等功能。对于削减初雨的污染,会充分利用现有浅层排水系统输送能力的基础上,利用深层隧道系统对浅层排水系统溢流的合流污水进行调蓄。雨后通过深层隧道排空泵泵送到浅层污水管道系统,输送到污水处理厂处理。当持续降雨导至流域范围有水浸风险时,启动深层隧道尾端排涝泵组,开启各渠箱与东濠涌之间的闸门,利用东濠涌排涝,并启用现有东濠涌排涝泵站行使排洪功能。
深隧在运行管理方面,也应借鉴国外先进经验,减少人工下井操作,优化安全操作设置的配置,有效控制运行维护成本。根据设计了解,深隧设计也充分考虑了水力影响和淤泥的清理。污水与初雨在流入深隧之前,先要经过沉淀和消能。同时还有通风、照明与监测系统,便于对隧道的清淤和维护,而对于沉积在隧道中的淤泥则通过水力和机械化定时清淤。
文/杨桂荣 李静 卢绍琨 刘婧婷
“广州要在城市地下几十米深的地方建设一条深层大隧道,施工难度大不大,到底安全不安全?广州地处珠江入海口冲积平原,地下多是滩涂泥沙,渗水性强,其地质构造条件是否适合建设深隧?在这么深的地方建隧道,工程造价成本会不会太高?”
根据广州市水务部门此前透露,为综合解决老城区内涝、截污不彻底、初雨和溢流污染等问题,广州将在这座城市的地下深处建设一套“一主七副”总长度近百公里的深层隧道排水系统。该消息传出之后,其中深隧工程的施工安全与工程造价等问题备受关注。笔者就此访谈了国内资深的地铁隧道建设专家、中铁隧道集团有限公司华南指挥部总工程师,副总指挥长郭卫社。
据介绍,郭卫社从事地铁隧道建设已经十多年,先后曾参与广州市2号线至8号线等多条地铁线路的指挥与建设,并参与了东濠涌深隧排水试验段初步设计审查,为广州深层隧道排水系统的规划建设也提了许多宝贵的建议和意见。
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香港荔枝角雨水排放隧道系统(雨洪排放型隧道)。为缓解荔枝角、长沙湾等地区城市内涝风险,香港建设了荔枝角雨水排放隧道,该隧道将西九龙腹地集水区的雨水,通过全长约3.7公里、直径4.9米、约40米深的雨水深层隧道排入维多利亚港,分流高地雨水,减少上游高地雨水流入市区排水系统。香港荔枝角雨水排放隧道系统可抵御50年一遇的超强降雨,从而有效减低城市内涝风险,减少了强降雨对公众生活、城市交通及商业活动的影响。日本东京江户川深层排水隧道工程与此类似。
新加坡深层隧道污水系统(污水输送型隧道)。新加坡是一个完全雨污分流的城市,为置换市中心城区原有分散的污水厂和泵站用地,建设了深隧系统用于收集、输送城市污水。已建设一条48公里、直径6米、20~55米深的污水隧道,以及50公里长的污水连接管,将所有污水收集输送到一座80万立方米/天污水厂进行处理。实现了置换用地、节省用地的目的,并提升了周围物业的土地价值。
美国芝加哥合流隧道系统(合流调蓄型隧道)。为有效减轻芝加哥的城市内涝和水体污染,保护密西根湖等水体环境,芝加哥实施了深层隧道系统工程,建设了一条176公里、直径2.5~10米、45~106米深的隧道,目前正在建设与深隧相连的3座调蓄水库,建成后将更大幅度提升城市防洪排涝标准。实践证明,深隧系统既减轻了城区内涝,又降低了水体污染,保护了密西根湖。其成功经验在美国大部分城市得以推广,类似的还有墨西哥、法国巴黎、英国伦敦泰晤士等深层隧道工程等。