由上海市建工集團(tuán)基礎(chǔ)工程公司牽頭，聯(lián)合上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)實(shí)施的2004年度市科委重大攻關(guān)科研課題“現(xiàn)代氣壓沉箱設(shè)計(jì)施工技術(shù)與設(shè)備研究”于2007年11月10日結(jié)題并通過(guò)專家組驗(yàn)收，宣告了人工挖土成為歷史，工人們?cè)僖膊粨?dān)心會(huì)患職業(yè)病，而只要舒適地坐在地面上的空調(diào)機(jī)房里，操縱地下的機(jī)器手臂，就能高效地完成艱巨的開(kāi)挖任務(wù)。

　　隨著城市開(kāi)發(fā)建設(shè)的不斷深入，城市土地資源越來(lái)越稀缺，城市地下空間的開(kāi)發(fā)正成為未來(lái)城市發(fā)展的趨勢(shì)，上海面臨著土地緊張、交通擁塞等影響城市可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。實(shí)踐證明，通過(guò)城市地下空間的合理開(kāi)發(fā)利用，走內(nèi)涵式的城市發(fā)展之路，是解決城市可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題的合理途徑。上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)2004年度成立了“城市地下空間開(kāi)發(fā)應(yīng)用核心技術(shù)和關(guān)鍵問(wèn)題研究”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，旨在為加強(qiáng)地下空間開(kāi)發(fā)利用統(tǒng)一規(guī)劃與管理，實(shí)現(xiàn)地下空間開(kāi)發(fā)利用模式的轉(zhuǎn)換，為建立和完善地下空間開(kāi)發(fā)利用運(yùn)機(jī)制提供充分的理論依據(jù)與完備的技術(shù)保障。

　　現(xiàn)代氣壓沉箱工法是地下空間進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)關(guān)鍵性新技術(shù)，在城市中心建筑物密集區(qū)開(kāi)挖建設(shè)大深度地下空間，往往面臨施工場(chǎng)地狹小、周圍重要設(shè)施眾多的情況；同時(shí)，地下施工在開(kāi)挖時(shí)往往會(huì)引起地下水位的降低，周圍地基的移動(dòng)與下沉，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引起周圍地基的塌陷，給鄰近地區(qū)帶來(lái)比較嚴(yán)重的影響；另外，市區(qū)地鐵、地下高速道路、共同溝以及豎井風(fēng)井系統(tǒng)工程的施工往往受到各方面的限制。相比之下，氣壓沉箱工法在許多情況下能適應(yīng)以上這些方面的需求，因而在工程中具有不可替代的競(jìng)爭(zhēng)力及廣泛的應(yīng)用前景。

　　作為科委“城市地下空間開(kāi)發(fā)應(yīng)用核心技術(shù)和關(guān)鍵問(wèn)題研究”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目的組成部分，本課題研究團(tuán)隊(duì)采用產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的模式，由上海市基礎(chǔ)工程公司牽頭、攜手上海交通大學(xué)，基于實(shí)際工程背景，充分利用各種技術(shù)資源、優(yōu)化配置、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、集成創(chuàng)新。

　　上海市基礎(chǔ)工程公司以施工工藝創(chuàng)新為主線，著手自主開(kāi)發(fā)研制現(xiàn)代氣壓沉箱關(guān)鍵設(shè)備－無(wú)人化遙控式沉箱挖掘機(jī)、無(wú)排氣螺旋出土機(jī)等，結(jié)合工藝創(chuàng)新進(jìn)行了適應(yīng)現(xiàn)代氣壓沉箱的設(shè)計(jì)研究與施工技術(shù)研究，以及檢修環(huán)境下的生命保障系統(tǒng)研究，形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)備系統(tǒng)、工法規(guī)程成果。上海交大以理論研究的優(yōu)勢(shì)對(duì)工程進(jìn)行了的原創(chuàng)性的施工理論研究，得出了很多對(duì)工程有指導(dǎo)意義的數(shù)值依據(jù)，交大機(jī)器人研究所還為本工程開(kāi)發(fā)了獨(dú)創(chuàng)性的沉箱三維地貌控制與多參數(shù)信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)，用于沉箱氣壓自動(dòng)調(diào)節(jié)、空氣成分分析、防撞報(bào)警系統(tǒng)等，使我國(guó)的現(xiàn)代氣壓沉箱技術(shù)發(fā)展在起步時(shí)就站上了高起點(diǎn)。

　　在申通集團(tuán)的大力支持下，課題組以上海市軌道交通7號(hào)線（M7線）工程浦江站～耀華站區(qū)間中央風(fēng)井工程為研究背景，對(duì)現(xiàn)代氣壓沉箱的理論分析、設(shè)計(jì)方法和施工工藝、設(shè)備的研究制造進(jìn)行了全方位、系統(tǒng)性和集成性的研究。該風(fēng)井平面外形尺寸25.24m×15.6m，下沉深度29m多。目前，這一我國(guó)首例以現(xiàn)代氣壓沉箱工法實(shí)施的工程已獲得成功，各項(xiàng)工程質(zhì)量控制指標(biāo)相當(dāng)理想，實(shí)現(xiàn)了工程施工對(duì)周圍環(huán)境影響微小的預(yù)期目標(biāo)。

　　在該項(xiàng)工程的實(shí)施過(guò)程中，操作人員只需在黃浦江邊的地面操作間里，遙控位于地下13米處的機(jī)器手臂挖掘風(fēng)井，就能完成開(kāi)挖任務(wù)。顯示屏上出現(xiàn)的挖掘區(qū)，實(shí)際上是一個(gè)高壓箱，從高壓箱露出地面的刻度上可以看到，隨著挖掘的進(jìn)行，箱體以每分鐘兩厘米的速度不斷下探。現(xiàn)在采用的氣壓沉箱法則是把一個(gè)底部開(kāi)口的混凝土氣壓箱壓入土里，然后往箱底輸入空氣加壓，底層土受到壓力后，土里的地下水就不會(huì)滲出，機(jī)器臂則在這樣的高壓環(huán)境中把土挖出。

　　工程人員高興地告訴記者，該工藝不但突破以往氣壓沉箱以人工挖土為主，作業(yè)空間小、氣壓高、溫度高、噪音大、危險(xiǎn)性大、工作效率低、容易患“沉箱病”等瓶頸，而且與傳統(tǒng)工藝相比，能有效避免坑底隆起和流沙管涌現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)有效控制周邊環(huán)境的沉降、位移，有效保證了地面建筑的安全，在城市建設(shè)應(yīng)用的前景廣闊。

　　背景：技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

　　8 將自主研發(fā)成果進(jìn)行集成，并成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)首例實(shí)際工程中，結(jié)果表明，現(xiàn)代氣壓沉箱工法對(duì)周邊環(huán)境影響小、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，對(duì)城市密集建筑群區(qū)的地下空間開(kāi)發(fā)有著不可替代的優(yōu)越性。