IBTC報告回顧 | 上海公路橋梁(集團)有限公司總工蔣海里
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2024精彩報告回顧
2024年6月16日-17日，中國工程院工程科技學術研討會——第十二屆國際橋梁與隧道技術大會（IBTC2024）在上海成功召開，大會匯聚國內外專家學者，圍繞極端環境下的交通基礎設施智能建養與安全展開深入探討，涌現出一批具有前瞻性和實踐價值的研究成果。作為中國乃至國際范圍內反映重大工程建設與技術創新的重要交流平臺，為更好傳播科技前沿成果、推動行業創新進步，大會秘書處特別推出《IBTC系列報告回顧》，分享專家精彩觀點。
本期聚焦上海公路橋梁（集團）有限公司總工程師蔣海里的大會報告《懸吊拼裝超深豎井施工技術及實踐》。在城市土地資源日益稀缺的背景下，向地下深層空間尋求發展已成為必然趨勢。然而，超深豎井的施工一直面臨著環境擾動大、精度控制難、安全風險高等一系列嚴峻挑戰。報告詳細介紹了一種名為“懸吊拼裝”的超深豎井施工技術及其成功實踐，為這一領域帶來了全新的解決方案。
古老結構的現代革新：從“自重下沉”到“懸吊拼裝”
“井”是人類最古老的人工結構之一，其建造史可追溯至距今六千多年的河姆渡時期。蔣海里在匯報伊始指出，豎井建造技術一直在不斷演進。傳統的豎井施工主要分為兩大類：一類是圍護結構結合明挖法，這與常規深基坑做法類似；另一類則是沉井法。
傳統的沉井法，無論排水與否，主要依賴井體自重下沉，或輔以機械反壓等手段。然而，單純依靠自重下沉的過程往往“不是那么可控”，容易出現突沉、卡滯、傾斜等風險，對周邊環境的擾動也較難精確把握。特別是在硬巖地層，還需采用機械掘進。
“懸吊拼裝”豎井建造方法，正是對傳統沉井法的重大改進。其核心理念在于：整個井體結構在施工全程均由地面的懸吊系統通過高強度鋼絞線懸吊著，形象地說，就如同“拎著一個吊桶”，挖掘多少，井體便精準下放多少。
這一轉變帶來了根本性的優勢。蔣海里對比解釋道，傳統自沉法在刃腳底部會產生“集土隆起”效應。而懸吊拼裝法則允許進行有計劃的底部和井壁后超挖，井體下沉完全依靠鋼絞線的可控下放，幾乎消除了集土效應，從而實現了對周邊土體的“微擾動”施工。
SAM工法：水下機械精準開挖，管片拼裝高效成井
蔣海里進一步介紹了被稱為SAM工法的具體建造流程。SAM，全稱為“Suspended Segmental Shaft Automatic Mechanical Method”（懸吊分段式豎井自動機械施工法）。其核心設備是來自德國海瑞克的VSM（垂直豎井掘進機），這也是上海路橋引進的全國首臺同類設備。
該工法的精髓在于“水下機械精準開挖”。VSM設備的核心機頭沉入井內水中，通過一個可大范圍活動的銑頭，在水下切削土體，并將渣土打成泥漿后通過管道吸出，輸送至地面的泥水分離系統。整個開挖過程在“不排水”狀態下進行，極大地減少了對地層的擾動。
與此同時，預先制作好的井壁管片在頂部逐環拼裝。整個已拼裝好的井筒結構始終被數根鋼絞線懸吊，隨著水下超挖的進行，計算機控制系統會精準控制鋼絞線下放，使井筒平穩、緩慢地下沉。這種主動下放方式使得井體姿態（如垂直度）的控制變得遠比傳統方法容易和精確。
“這個直徑12米的機頭，最大可做12米直徑，也能做小至8米。”蔣海里介紹，該工法對地層適應性廣，從軟土到含有卵石層的地層，甚至抗壓強度在80-120兆帕的巖層理論上也能應對。他特別提到，國內如鐵建重工、中信重工等企業也已研發或正在研發類似國產設備，挖掘方式也不僅限于銑頭，抓斗等方式亦可。
關鍵技術突破：確保“吊得住、放得穩、防得水”
實現SAM工法，需攻克一系列關鍵技術難題。
首要難題是“吊得住、放得穩”。一個深度達68米、重量約2600噸的井筒，全靠鋼絞線懸吊。蔣海里指出，下放過程中，井壁與土體間的摩阻力、漿液產生的浮力都在動態變化，必須精確計算。懸吊系統底部的錨固點至關重要，其可靠性要求極高，通常借鑒重型橋梁吊裝的夾片錨結構，并留有充分安全余量。
其次是深層管片豎井的力學特性。施工下放、后期抽水及最終使用等不同工況下，井體結構受力復雜，需要精細化的設計和計算來確保安全。
第三道關卡是“防水”。對于拼裝式管片豎井，尤其是超深豎井，防水密封是生命線。蔣海里介紹了他們采用的“三道防水”體系：管片接縫處設置遇水膨脹橡膠止水帶和聚氨酯嵌縫材料；在井壁外側，最終會將護壁泥漿置換成水泥漿，形成最外層防水防線。實踐表明，這套密封體系效果良好。
基于這些技術突破與實踐，該工法已獲得授權發明專利11項，申請了上海市市級工法，并制定了相關標準。今年3月，經專家鑒定，被認為達到“國際先進水平”。
實踐案例彰顯優勢：城市狹小空間下的深層解決方案
匯報中，蔣海里分享了多個成功應用案例，凸顯了該技術在復雜城市環境下的強大適應性。
案例一：南京雙井沉井式停車庫。 該項目在醫院周邊“惹不起的單位”附近建設兩個豎井式停車庫，每個井提供100個車位，極大緩解了停車難題。由于周邊環境敏感，沉降控制要求極高，最終實現了約3.5-3.8毫米的微小沉降，遠低于5毫米的控制標準。自2022年開放以來，庫位使用率持續高位運行。
案例二：南京南湖中心停車場。 利用老小區邊角料土地建設，同樣提供百個車位，并成功在已建地鐵隧道上方及大量敏感建筑旁施工，展示了其微擾動特性。
案例三：上海水務窄小場地工作井。 在一個非常狹窄、難以展開地連墻施工的場地，采用該工法僅用約20天就完成了36米深的豎井掘進。作為頂管工作井，其薄壁結構雖面臨挑戰，但通過額外加強和計算，變形控制良好，未出現開裂。
案例四：上海徐匯雨水調蓄工程。 此案例極致體現了其占地小的優勢。施工場地僅660平方米，通過將泥水處理系統分離布置至馬路對面，實現了“一邊通車、一邊施工”，完美適用于城市中心區狹小地帶。
未來展望：深井應用場景廣闊，呼喚更多設計創新
蔣海里總結道，“懸吊拼裝”豎井技術因其微擾動、精準可控、占地小、施工快等優勢，未來應用場景將非常廣闊。除地下停車庫、水務工程工作井外，還可應用于城市雨水調蓄、地下倉儲、橋梁基礎，甚至深淺池、科研娛樂設施等。
他特別提醒，在應用于超深地下停車庫時，除結構本身外，還需重點關注車輛存取效率和消防安全性等運營問題。
“井結構是人類最古老的人工結構，所以未來它的用途一定還有很大的想象空間。”蔣海里最后呼吁，希望與廣大設計工程師們攜手，共同開拓地下深層空間應用的“廣闊舞臺”。
這場匯報清晰地表明，以“懸吊拼裝”為代表的深層豎井施工技術正日益成熟，國產裝備的跟進更是為其推廣注入強勁動力。這項技術有望成為未來城市破解空間瓶頸、實現可持續發展的關鍵利器，推動城市建設向地下深層穩健拓維。
11月21-23日，相約天津
中國工程院工程科技學術研討會暨
第十三屆國際橋梁與隧道技術大會(IBTC2025)
▲蔣海里在大會現場分享報告
文/大會秘書處綜合整理
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