1)盾构法(Shield Tunneling)简介
盾构法是在地表以下土层或松软岩层中暗挖隧道的一种施工方法。在盾构设备掩护下,不稳定土层中也可安全进行土层开挖与支护工作;施工时与地面工程及交通互不影响,尤其是在城区建筑物密集和交通繁忙地段,该法更有优越性;震动和噪音小,可严格控制地表沉陷,对施工区域环境影响小,对施工地区附近的居民几乎没有干扰。
近年来,我国城市地铁隧道、污水隧道及管线隧道的修建越来越广泛地采用盾构法。由于其具有良好的安全性和较大的挖掘直径,也适用历史街区和文物保护单位地下的地铁、地下隧道、综合管沟的开挖,可以在很大程度上解决历史街区对城市交通的阻隔和街区内市政管网无法引入的问题[49]。
2)地下市政、交通廊道的开辟
盾构技术可以通过开辟地下通道,解决历史街区市政管线不足和对城市交通的阻隔问题。前文7.3.3部分已经阐述的大栅栏地下市政干线综合管沟的案例,就是盾构技术给历史街区带来的全新的市政管线敷设通道。与市政管线隧道相比,采用盾构技术开辟历史街区地下交通隧道,将对历史街区的交通规划带来更为革命性的变化。
由于历史街区内部街巷不能也不应承担大量的城市交通,当规模较大的历史街区阻断了城市主要交通干道时,通常的做法或者是为贯通城市交通而拓宽历史街道,导致历史街区的破坏,或者为保护历史街区而使城市交通干道绕行,导致干道交通不畅,都不是两全其美的办法。而现代盾构技术的成熟,可以在历史街区下构筑地下隧道贯通城市干道,也可在适当位置盾构地下停车场,作为解决历史街区可达性的方式之一。
历史建筑的基础较浅,未发生重大地质变迁的城市地区一般文化堆积层深度也较浅,在地下10~15m的浅地下空间内进行盾构施工,将不会对历史遗存造成破坏。如北京地铁五号线雍和宫站—和平里北街站盾构区间段从地坛公园东部地下15m穿过,直径6m的盾构机沿西南方向掘进,由公园南门出来,隧道双向总长1500m,是国内首次大面积、长距离地从文物古迹下方穿越的地铁施工。工程制定了严密的施工方案,在掘进中根据地面监测反馈的数据分析,摸索科学准确的注浆方法,施工人员精心操作盾构机,严格控制掘进速度,使盾构机平稳掘进,施工质量和地面沉降的所有数据均达到设计要求。在通过地坛东门和方泽坛外墙时,所监测到的沉降值在1~2mm以内,文物、古树和其他建筑未受任何影响[50](图7.27)。
图7.27 北京地铁5号线成功完成地坛公园盾构施工后从公园南门东侧接收井的预留孔内破土而出
资料来源:范继文等.地铁5号线“土行孙”钻地坛[N].京华时报,2005-03-23
3)盾构技术在历史街区保护中的应用前景
从各地地铁、湖底江底隧道的施工情况看,历史街区地面上低层历史建筑的荷载不会给盾构隧道带来技术难题。目前,国内之所以在历史街区的保护中尚没有使用盾构隧道解决交通或市政问题的先例,主要不是因为技术问题,更多的是由于对历史街区保护的重视程度不够和资金投入不足,即没有将历史街区的整体保护提到和重点文物保护单位、风景名胜、自然遗产保护等同样的高度上来,在历史街区保护和交通市政改善上的投入额度尚不足以支撑此类投资大、直接经济效益低、外部社会效益高的大型工程。
总之,盾构和长距离顶管技术的发展打破了传统上必须沿道路敷设市政管线的惯例,也使开路必须拆房的论调变得荒谬。换言之,在当前的技术手段下,几乎可以在地下不同深度沿任何路径敷设市政管线、开辟交通道路和停车空间。所以,为了敷设市政管线、改善交通状况而拓宽历史街巷、拆毁文物建筑的理由在技术上再也无法成立,而按照国际惯例,单纯的经济因素不应成为拆毁、迁移建筑遗产的充分理由。可以预见的是,随着我国经济实力的进一步增强和遗产保护意识的提高,盾构技术在历史街区和其他建筑遗产的保护规划和工程项目中将有更大的用武之地,建筑遗产保护和城市建设的人地矛盾也将逐步趋于缓解。
【注释】
[1]GB 50289—98.城市工程管线综合规划规范[S].1998
[2]单霁翔.城市化发展与文化遗产保护[M].天津:天津大学出版社,2006:137
[3]GB 50180—93(2002版).城市居住区规划设计规范[S].2002
[4]GB 50289—98.城市工程管线综合规划规范[S].1998:条文说明
[5]GB 50289—98.城市工程管线综合规划规范[S].1998
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[10]北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究课题组.北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究[M].北京:中国建筑工业出版社,2006:55,54,3
[11]北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究课题组.北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究[M].北京:中国建筑工业出版社,2006:55,54,3
[12]北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究课题组.北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究[M].北京:中国建筑工业出版社,2006:55,54,3
[13]北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究课题组.北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究[M].北京:中国建筑工业出版社,2006:7
[14]GB 50289—98.城市工程管线综合规划规范[S].1998
[15]GB 50180—93(2002版).城市居住区规划设计规范[S].2002
[16]GB 500028—2006.城镇燃气设计规范[S].2006
[17]北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究课题组.北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究[M].北京:中国建筑工业出版社,2006:96
[18]北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究课题组.北京旧城历史文化保护区市政基础设施规划研究[M].北京:中国建筑工业出版社,2006:96(www.xing528.com)
[19]GB 50289—98.城市工程管线综合规划规范[S].1998
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