新加坡地鐵環(huán)線一期C825標隧道施工
　

摘 要 新加坡地鐵環(huán)線一期C825標隧道位于新加坡最繁華的市中心，沿線有許多高層建筑以及著名的古老建筑，隧道采用2臺德國海瑞克公司制造的f6.6 m土壓平衡鉸接式盾構(gòu)掘進。通過對盾構(gòu)刀盤的改進，優(yōu)化施工參數(shù)，精心操作，使盾構(gòu)順利、安全地穿越了Y－Junction、地下車庫樁基群和運行中的地鐵西南線。
關鍵詞 新加坡地鐵 土壓平衡鉸接式盾構(gòu) 穿越建（構(gòu)）筑物

　　1 工程概況
　　新加坡地鐵環(huán)線一期C825標是新加坡地鐵環(huán)線工程的首期工程，是新加坡近年來繼東北線后又一重大工程。
　　該工程由隧道公司、新加坡和合私人有限公司、瑞典NCC工程公司組成的聯(lián)營體設計、施工總承包，主要工作量包括4個大型地下車站和長2.6 km的隧道上下行線、臨時段隧道（盾構(gòu)掘進600 m、明挖法275 m）及其他附屬結(jié)構(gòu)等（見圖1）。

　　長2.6 km的隧道上下行線，位于新加坡最繁華的市中心，沿線有許多高層建筑以及著名的古老建筑，如泛太平洋酒店、萊佛士賓館、市政大廈等；同時，隧道所需穿越的土層地質(zhì)條件復雜，地下障礙物眾多，如鋼板樁、工字鋼樁、孤石等。
　　隧道采用2臺德國海瑞克公司制造的f6.6 m土壓平衡鉸接式盾構(gòu)掘進，隧道外徑為6.35 m，內(nèi)徑為5.8 m，最大埋深為30 m。隧道襯砌采用混凝土預制管片（管片寬1.4 m 、厚275 mm），每環(huán)由5塊標準塊和1塊封頂塊構(gòu)成。

　　2 地質(zhì)條件
　　盾構(gòu)沿線穿越的地層變化較大，從海泥到復合土層，再到硬度達200MPa的硬巖。特別是在復合土層，隧道開挖面常常是一半為巖石，一半為軟土；或者軟土中夾帶孤石，給施工帶來較大的難度。
主要穿越的地層有老沖積層（OA）、中風化巖層（S2）和弱風化巖層（S3），具體的性能指標見表1。

　　⑴ 整個刀盤由5個部分組成，中間主體部分同主驅(qū)動相連；外圍4個部分是拼合而成的。在施工結(jié)束后，刀盤可從隧道內(nèi)拆除，中間主體部分還可重復使用；
　?、?刀盤外圍配置了2組仿形刀。一組仿形刀采用滾刀類型，滿足巖石地層需要；另一組為刮刀類型，滿足軟土地層需要。其動力采用液壓供給，操作控制分為手動和自動2種模式；
Figure 2. cutter head
⑶ 施工中刀盤可前后伸縮200 mm，便于工人進入土倉割除H鋼、操作人員能快捷地清除連續(xù)墻內(nèi)的鋼筋，更換刀具也更加容易；
　?、?刀盤驅(qū)動設計為正、反轉(zhuǎn)2種模式，轉(zhuǎn)速分為2擋（無級調(diào)速）；
　　⑸ 刀盤的開口率為28%，可防止直徑大于300 mm的孤石進入土倉卡住螺旋機；
　　⑹ 將刮刀本體鑲嵌的合金片用堆焊耐磨合金代替，從而大大減少了損耗量。
　　3.1.2 拼裝機
　　⑴ 拼裝機的前后行走采用輪軌形式，行程約2 m左右（可以伸至上一環(huán)管片）；
　　⑵ 當盾尾密封刷損壞需要更換或盾尾刷間的密封槽充滿漿塊時，拼裝機可以拆除盾尾刷處的管片；
　?、?拼裝機頭部可以容許管片在6個自由度方向旋轉(zhuǎn)，使管片拼裝更加準確、便捷。
　　3.1.3 鉸接裝置
　　盾尾與主盾的連接采用鉸接形式，使盾構(gòu)操作更加靈活，特別是在曲線段推進時，效果更加明顯。
　　3.1.4 檢測、控制系統(tǒng)
　?、?在刀盤的2把挖齒上，配備了刀具磨損檢測系統(tǒng)，當?shù)毒吣p到規(guī)定的程度，系統(tǒng)將會發(fā)出警告信號，即在不開倉情況下，可了解刀具磨損情況。
　?、?皮帶運輸系統(tǒng)裝置了出土自動稱重系統(tǒng)，監(jiān)控出土量，避免超挖而引起地面沉降，稱重系統(tǒng)準確度偏差在10%以內(nèi)。
　　⑶ 局部氣壓系統(tǒng)包括2個氣壓艙（增減壓艙室、工作區(qū)艙室）、氣壓調(diào)節(jié)裝置等，可在需要氣壓的條件下進行刀具更換、 割除H鋼樁基。
　　⑷ Siemens PLC控制系統(tǒng)內(nèi)設置了連鎖保護裝置，避免誤操作而損壞設備，只要某一個系統(tǒng)出現(xiàn)問題，其他系統(tǒng)將停止運轉(zhuǎn)，并將問題顯示在顯示屏上，便于工作人員及時解決。
　?、?SLS-T 隧道軸線導向系統(tǒng)，能夠?qū)⒍軜?gòu)的姿態(tài)信息，及時、準確地反饋給盾構(gòu)操作人員，經(jīng)調(diào)整后，使推進的軸線與設計軸線保持一致。該系統(tǒng)還具有“預選環(huán)”的功能，工程師只要輸入盾尾間隙值，該系統(tǒng)就會根據(jù)千斤頂、鉸接的行程，自動計算出下幾環(huán)管片的位置，供操作人員參考。
　　3.2 盾構(gòu)推進
　　3.2.1 穿越Y(jié)－Junction
　　在盾構(gòu)穿越Y(jié)－Junction前，已完成地下連續(xù)墻施工，并在盾構(gòu)穿越位置預留7 m直徑的洞圈，洞圈處連續(xù)墻的鋼筋由玻璃纖維代替，以便盾構(gòu)穿越。
　　盾構(gòu)在臨時段推進120 m后，南線盾構(gòu)以3%的坡度往下推進，北線盾構(gòu)以4%的坡度向上推進。在進Y－Junction區(qū)域時，盾構(gòu)沿半徑為250 m的左轉(zhuǎn)隧道軸線推進；在Y－Junction區(qū)域內(nèi)（長45 m），形成上下疊交（間隔3 m）；出Y－Junction后，又沿半徑為250 m的右轉(zhuǎn)隧道軸線推進，再與永久隧道相連（見圖3）。

　　3.2.2 穿越地下車庫樁基群
　　泛太平洋酒店和千僖廣場是新加坡著名的酒店和商業(yè)中心，其共用地下車庫擁有龐大的車流量，而且許多酒店的供水管道、供電線路也鋪設在地下車庫兩旁。車庫上方為交通繁忙的淡馬錫大街，而酒店之間的地上觀景聯(lián)絡通道也通過立柱支撐在地下車庫樁基上。
　　樁基群由鉆孔灌注樁、鋼管樁（Raymond Pile ）和微型樁組成。其中鋼管樁和鉆孔灌注樁的深度超過了隧道埋深3 m，有2根鋼管樁位于隧道范圍內(nèi)，需在盾構(gòu)推進過程中進行樁基替換和割除（見圖4）。

　　在車庫的立柱、橫梁、底板的沉降控制點上，預先安裝應力計、測斜儀，在盾構(gòu)推進過程中，做到定期測量、及時反饋，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整施工參數(shù)，以確保整個地下車庫的安全。樁基群最大沉降為3 mm，樁基替換未對整個建筑群造成任何影響。
　　3.2.3 穿越運行中的地鐵西南線
　?、?地鐵西南線是20世紀80年代采用新奧法和盾構(gòu)法2種工法建造的， 其交接處正好位于本隧道的穿越區(qū)域，相隔的距離僅3 m。因此，在穿越過程中很有可能造成差異沉降，影響地鐵西南線的運行。
　?、?穿越區(qū)域的地層為S2，屬中風化巖層，強度較大，自立性好，但容易遇到孤石。強度大，有利于控制沉降，但增加了刀具的磨損量，提高了開倉換刀的頻率；強度大，又不利于沉降控制，如果遇到孤石，刀盤不能對其進行有效的切削，使整個開挖面的切削不均勻，導致局部超挖而引起沉降。
　　⑶ 通過計算和專家的反復論證，盾構(gòu)2次穿越后的隧道最終沉降必須控制在5 mm以內(nèi)，否則，運行中的地鐵將減速或停運。為此采取了如下措施：
　?、?按風險等級將穿越區(qū)域分成3個區(qū)域，分別為±10 m、±20 m、±30 m，見圖5。

　　盾構(gòu)穿越前需充分了解穿越區(qū)域土體的實際情況，預測刀盤的切削能力和換刀周期，調(diào)整施工參數(shù)。
　　② 在接近第三警戒區(qū)域時，對盾構(gòu)進行年度保養(yǎng)，消除故障隱患，爭取盾構(gòu)在穿越危險區(qū)域時達到零故障率，避免盾構(gòu)在該區(qū)域內(nèi)作長期停留而引起沉降。
　?、?盾構(gòu)在到達第二警戒區(qū)域時，必須進行穿越前的最后一次刀盤維修，更換所有磨損
量超過5 mm的滾刀；將2把周邊滾刀換成新刀，保證刀盤的切削半徑。確保盾構(gòu)在第一、第二警戒區(qū)域內(nèi)不進行開倉換刀。
　?、?在盾構(gòu)穿越期間，必須密切注意開挖面的土質(zhì)變化；按項目組設定的土壓力、切削速度等施工參數(shù)進行施工；嚴格控制出土量（不超挖、不欠挖），確保壓漿質(zhì)量。
　　⑤ 按照設計要求，在盾構(gòu)穿越前，對運行隧道進行監(jiān)測布控（見圖6）。

　　盾構(gòu)2次穿越隧道后，運行隧道的最終沉降值為4 mm，確保了運行隧道的安全。

　　4 結(jié)語
　　2005年3月8日新加坡地鐵環(huán)線一期C825標隧道全線貫通。新加坡陸路交通管理局地鐵環(huán)線一期項目督察（Project Director） Guy Taylor 在接受新加坡海峽時報采訪時說道：在新加坡市中心推進的C825隧道，是新加坡歷史上最復雜，最困難的工程之一，面臨巨大的挑戰(zhàn)，通過大家共同的努力，使這條隧道成為新加坡最成功的工程之一。