近日，由鐵四院設(shè)計(jì)、中鐵十一局承建的上海虹莘排水泵站初雨調(diào)蓄管廊工程順利封底，標(biāo)志著全國首座采用機(jī)械法施工的沉井式豎井調(diào)蓄池主體結(jié)構(gòu)全面完工。

掘進(jìn)機(jī)向下掘進(jìn)完成了一座內(nèi)徑15.1米、深44.6米的“深井”，以創(chuàng)新技術(shù)破解大城市中心城區(qū)用地難題，為我國城市深層調(diào)蓄設(shè)施建設(shè)樹立新標(biāo)桿。

初雨通常是指降雨前15分鐘的雨水，這些雨水含有較多汽車尾氣等大氣污染物，到達(dá)地面后，又混入生活垃圾、餐飲油污等地表污染物。初雨調(diào)蓄池用于初雨的收集、儲(chǔ)存和處理，是海綿城市建設(shè)的重要設(shè)施之一，它能夠顯著減輕城市管網(wǎng)壓力，改善下游河道水質(zhì)，并且在暴雨來臨時(shí)，迅速儲(chǔ)存過量雨水，降低城市內(nèi)澇發(fā)生的頻次和危害程度。2012年，鐵四院技術(shù)團(tuán)隊(duì)在治理昆明滇池時(shí)，就已開展初期雨水調(diào)蓄池相關(guān)研究，隨后在佛山、雄安等水環(huán)境治理項(xiàng)目中不斷優(yōu)化調(diào)蓄池設(shè)計(jì)參數(shù)，加之在大直徑盾構(gòu)隧道領(lǐng)域的優(yōu)勢，如今已具備充分的初雨調(diào)蓄池技術(shù)儲(chǔ)備。

創(chuàng)新工藝，機(jī)械法施工破解超深地下空間建設(shè)難題

針對上海軟土地層及承壓水環(huán)境，依托水下隧道技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心、中國鐵建地下空間產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院等創(chuàng)新平臺，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性引入豎向掘進(jìn)機(jī)機(jī)械法施工，與傳統(tǒng)明挖法相比，機(jī)械法豎井開挖速度快、工期短、低排放、低噪音、無需降水，可以顯著降低對周邊建筑的影響，同時(shí)大幅提升施工安全性。這一工法不僅將施工周期縮短35%，更實(shí)現(xiàn)調(diào)蓄池占地面積較傳統(tǒng)矩形調(diào)蓄池減少80%，為城市核心區(qū)地下空間集約化開發(fā)利用提供全新解決方案。

豎井主體結(jié)構(gòu)采用預(yù)制混凝土管片，外徑16.1米，內(nèi)徑15米，應(yīng)用了鐵四院自主研發(fā)的DDCI新型管片連接構(gòu)造，并提出了內(nèi)外雙道密封墊防水體系、組合式抗浮體系等一系列創(chuàng)新技術(shù)，為工程的建設(shè)及運(yùn)營安全性保駕護(hù)航。

施工采用鐵建重工自主知識產(chǎn)權(quán)的豎井掘進(jìn)機(jī)實(shí)施，該設(shè)備具有工期短、占地面積小、無需降水、施工人員安全性高等優(yōu)點(diǎn)，是中央企業(yè)加快打造國家戰(zhàn)略科技力量、助推實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的典范代表，相關(guān)技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

技術(shù)領(lǐng)先，智慧化設(shè)計(jì)打造城市排水“最強(qiáng)大腦”

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)針對豎井調(diào)蓄池關(guān)鍵技術(shù)難題，開展系統(tǒng)性技術(shù)攻關(guān)，提出四大創(chuàng)新技術(shù)方案，為城市排水系統(tǒng)智慧化轉(zhuǎn)型提供“四院方案”。

水力消能：通過數(shù)值模擬優(yōu)化水力流態(tài)，采用螺旋階梯跌水消能技術(shù)，有效緩解初雨沖擊對池體的破壞。

智能清淤：池底安裝智能噴射器，結(jié)合自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)智能清淤，大幅降低運(yùn)維成本。

環(huán)保除臭：應(yīng)用洗、除、吸耦合工藝，確保調(diào)蓄池運(yùn)行全程無異味擴(kuò)散。

智慧運(yùn)營集成智能儀表、遠(yuǎn)程控制及自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)調(diào)蓄池全生命周期無人值守，為城市排水系統(tǒng)“智慧化”轉(zhuǎn)型提供范本。

攻堅(jiān)克難，科學(xué)施策筑牢超深封底質(zhì)量根基

作為豎井施工的一項(xiàng)關(guān)鍵工序，底板的施工質(zhì)量尤為重要。據(jù)悉，封底施工中，建設(shè)者面臨超深、大直徑、軟土和高水壓等多重技術(shù)挑戰(zhàn)。豎井底部位于粉砂承壓水層，水壓高、地質(zhì)復(fù)雜，存在突涌和滲漏風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，工程需要一次性連續(xù)澆筑厚度達(dá)7.8米、總量超過1400立方米的水下混凝土，對材料性能和施工精度都提出了極高要求。此外，泥漿循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也直接關(guān)系到封底質(zhì)量，施工難度在國內(nèi)同類工程中實(shí)屬罕見。

面對復(fù)雜工況，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持技術(shù)先行，系統(tǒng)實(shí)施了一系列科學(xué)應(yīng)對措施。在混凝土澆筑方面，創(chuàng)新采用“單點(diǎn)灌注+對稱循環(huán)”工藝，通過設(shè)置多個(gè)灌注點(diǎn)和實(shí)時(shí)監(jiān)測，確保澆筑均勻密實(shí)。團(tuán)隊(duì)還通過反復(fù)試驗(yàn)優(yōu)化混凝土配合比，保障其在水下環(huán)境中的穩(wěn)定性和耐久性。在泥漿管理方面，則采用“泥漿雙清法”，結(jié)合機(jī)械清理與動(dòng)態(tài)循環(huán)，有效維持了泥漿參數(shù)的穩(wěn)定。

目前，豎井封底經(jīng)檢測無滲漏，混凝土強(qiáng)度等指標(biāo)均達(dá)優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。下一步，工程將重點(diǎn)推進(jìn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工及智能設(shè)備安裝，預(yù)計(jì)2026年完成初雨調(diào)蓄系統(tǒng)集成調(diào)試。

項(xiàng)目投運(yùn)后，將成為一座巨大的地下城市之“腎”，每次可攔截4700立方米初期雨水進(jìn)行雜質(zhì)過濾，根據(jù)上海市降雨資料，估算每年可減少CODcr排放量約94噸，大大減少對下游蒲匯塘的污染，改善河道水質(zhì)。作為城市韌性建設(shè)的重要實(shí)踐，該項(xiàng)目將助力上海構(gòu)建“安全、高效、綠色”的現(xiàn)代化排水系統(tǒng)，為全國雨洪治理提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

作為全國首個(gè)機(jī)械法施工的沉井式豎井調(diào)蓄池，該工程為我國在復(fù)雜地質(zhì)條件下開展超深地下空間建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，對推動(dòng)城市深層調(diào)蓄設(shè)施技術(shù)發(fā)展具有示范意義。

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