某地铁环线一期隧道施工

 

新加坡地铁环线一期C825标是新加坡地铁环线工程的首期工程，是新加坡近年来继东北线后又一重大工程。

 

该工程由隧道公司、新加坡和合私人有限公司、瑞典NCC工程公司组成的联营体设计、施工总承包，主要工作量包括4个大型地下车站和长2.6 km的隧道上下行线、临时段隧道（盾构掘进600 m、明挖法275 m）及其他附属结构等（见图1）。

 

长2.6 km的隧道上下行线，位于新加坡最繁华的市中心，沿线有许多高层建筑以及著名的古老建筑，如泛太平洋酒店、莱佛士宾馆、市政大厦等；同时，隧道所需穿越的土层地质条件复杂，地下障碍物众多，如钢板桩、工字钢桩、孤石等。

 

隧道采用2台德国海瑞克公司制造的f6.6 m土压平衡铰接式盾构掘进，隧道外径为6.35 m，内径为5.8 m，最大埋深为30 m。隧道衬砌采用混凝土预制管片（管片宽1.4 m 、厚275 mm），每环由5块标准块和1块封顶块构成。2 地质条件

 

盾构沿线穿越的地层变化较大，从海泥到复合土层，再到硬度达200MPa的硬岩。特别是在复合土层，隧道开挖面常常是一半为岩石，一半为软土；或者软土中夹带孤石，给施工带来较大的难度。

 

主要穿越的地层有老冲积层（OA）、中风化岩层（S2）和弱风化岩层（S3），具体的性能指标见表1。⑴ 整个刀盘由5个部分组成，中间主体部分同主驱动相连；外围4个部分是拼合而成的。在施工结束后，刀盘可从隧道内拆除，中间主体部分还可重复使用；

 

⑵ 刀盘外围配置了2组仿形刀。一组仿形刀采用滚刀类型，满足岩石地层需要；另一组为刮刀类型，满足软土地层需要。其动力采用液压供给，操作控制分为手动和自动2种模式； 

 

Figure 2. cutter head 

 

 ⑶ 施工中刀盘可前后伸缩200 mm，便于工人进入土仓割除H钢、操作人员能快捷地清除连续墙内的钢筋，更换刀具也更加容易；

 

⑷ 刀盘驱动设计为正、反转2种模式，转速分为2挡（无级调速）；

 

⑸ 刀盘的开口率为28%，可防止直径大于300 mm的孤石进入土仓卡住螺旋机；

 

⑹ 将刮刀本体镶嵌的合金片用堆焊耐磨合金代替，从而大大减少了损耗量。

 

3.1.2 拼装机

 

⑴ 拼装机的前后行走采用轮轨形式，行程约2 m左右（可以伸至上一环管片）；

 

⑵ 当盾尾密封刷损坏需要更换或盾尾刷间的密封槽充满浆块时，拼装机可以拆除盾尾刷处的管片；

 

⑶ 拼装机头部可以容许管片在6个自由度方向旋转，使管片拼装更加准确、便捷。

 

3.1.3 铰接装置

 

盾尾与主盾的连接采用铰接形式，使盾构操作更加灵活，特别是在曲线段推进时，效果更加明显。

 

3.1.4 检测、控制系统

 

⑴ 在刀盘的2把挖齿上，配备了刀具磨损检测系统，当刀具磨损到规定的程度，系统将会发出警告信号，即在不开仓情况下，可了解刀具磨损情况。

 

⑵ 皮带运输系统装置了出土自动称重系统，监控出土量，避免超挖而引起地面沉降，称重系统准确度偏差在10%以内。

 

⑶ 局部气压系统包括2个气压舱（增减压舱室、工作区舱室）、气压调节装置等，可在需要气压的条件下进行刀具更换、 割除H钢桩基。

 

⑷ Siemens PLC控制系统内设置了连锁保护装置，避免误操作而损坏设备，只要某一个系统出现 问题 ，其他系统将停止运转，并将问题显示在显示屏上，便于工作人员及时解决。

 

⑸ SLS-T 隧道轴线导向系统，能够将盾构的姿态信息，及时、准确地反馈给盾构操作人员，经调整后，使推进的轴线与设计轴线保持一致。该系统还具有“预选环”的功能，工程师只要输入盾尾间隙值，该系统就会根据千斤顶、铰接的行程，自动 计算 出下几环管片的位置，供操作人员 参考 。

 

3.2 盾构推进

 

3.2.1 穿越Y－Junction

 

在盾构穿越Y－Junction前，已完成地下连续墙施工，并在盾构穿越位置预留7 m直径的洞圈，洞圈处连续墙的钢筋由玻璃纤维代替，以便盾构穿越。

 

盾构在临时段推进120 m后，南线盾构以3%的坡度往下推进，北线盾构以4%的坡度向上推进。在进Y－Junction区域时，盾构沿半径为250 m的左转隧道轴线推进；在Y－Junction区域内（长45 m），形成上下叠交（间隔3 m）；出Y－Junction后，又沿半径为250 m的右转隧道轴线推进，再与永久隧道相连（见图3）。3.2.2 穿越地下车库桩基群

 

泛太平洋酒店和千僖广场是新加坡著名的酒店和商业中心，其共用地下车库拥有庞大的车流量，而且许多酒店的供水管道、供电线路也铺设在地下车库两旁。车库上方为 交通 繁忙的淡马锡大街，而酒店之间的地上观景联络通道也通过立柱支撑在地下车库桩基上。

 

桩基群由钻孔灌注桩、钢管桩（Raymond Pile ）和微型桩组成。其中钢管桩和钻孔灌注桩的深度超过了隧道埋深3 m，有2根钢管桩位于隧道范围内，需在盾构推进过程中进行桩基替换和割除（见图4）。在车库的立柱、横梁、底板的沉降控制点上，预先安装应力计、测斜仪，在盾构推进过程中，做到定期测量、及时反馈，并根据监测结果及时调整施工参数，以确保整个地下车库的安全。桩基群最大沉降为3 mm，桩基替换未对整个建筑群造成任何 影响 。

 

3.2.3 穿越运行中的地铁西南线

 

⑴ 地铁西南线是20世纪80年代采用新奥法和盾构法2种工法建造的， 其交接处正好位于本隧道的穿越区域，相隔的距离仅3 m。因此，在穿越过程中很有可能造成差异沉降，影响地铁西南线的运行。

 

⑵ 穿越区域的地层为S2，属中风化岩层，强度较大，自立性好，但容易遇到孤石。强度大，有利于控制沉降，但增加了刀具的磨损量，提高了开仓换刀的频率；强度大，又不利于沉降控制，如果遇到孤石，刀盘不能对其进行有效的切削，使整个开挖面的切削不均匀，导致局部超挖而引起沉降。

 

⑶ 通过计算和专家的反复论证，盾构2次穿越后的隧道最终沉降必须控制在5 mm以内，否则，运行中的地铁将减速或停运。为此采取了如下措施：

 

① 按风险等级将穿越区域分成3个区域，分别为±10 m、±20 m、±30 m，见图5。盾构穿越前需充分了解穿越区域土体的实际情况，预测刀盘的切削能力和换刀周期，调整施工参数。

 

② 在接近第三警戒区域时，对盾构进行年度保养，消除故障隐患，争取盾构在穿越危险区域时达到零故障率，避免盾构在该区域内作长期停留而引起沉降。

 

③ 盾构在到达第二警戒区域时，必须进行穿越前的最后一次刀盘维修，更换所有磨损

 

量超过5 mm的滚刀；将2把周边滚刀换成新刀，保证刀盘的切削半径。确保盾构在第一、第二警戒区域内不进行开仓换刀。

 

④ 在盾构穿越期间，必须密切注意开挖面的土质变化；按项目组设定的土压力、切削速度等施工参数进行施工；严格控制出土量（不超挖、不欠挖），确保压浆质量。

 

⑤ 按照设计要求，在盾构穿越前，对运行隧道进行监测布控（见图6）。盾构2次穿越隧道后，运行隧道的最终沉降值为4 mm，确保了运行隧道的安全。4 结语

 

2005年3月8日新加坡地铁环线一期C825标隧道全线贯通。新加坡陆路交通管理局地铁环线一期项目督察（Project Director） Guy Taylor 在接受新加坡海峡时报采访时说道：在新加坡市中心推进的C825隧道，是新加坡 历史 上最复杂，最困难的工程之一，面临巨大的挑战，通过大家共同的努力，使这条隧道成为新加坡最成功的工程之一。