新加坡地铁环线一期C825标隧道施工.doc

新加坡地铁环线一期C825标隧道施工 摘 要 新加坡地铁环线一期C825标隧道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，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。通过对盾构刀盘的改进，优化施工参数，精心操作，使盾构顺利、安全地穿越了YJunction、地下车库桩基群和运行中的地铁西南线。关键词 新加坡地铁 土压平衡铰接式盾构 穿越建（构）筑物1 工程概况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。 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； 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 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； 刀盘驱动设计为正、反转2种模式，转速分为2挡（无级调速）； 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； 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 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）； 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； 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 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。 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。 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。 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。 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YJunction在盾构穿越YJunction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YJunction区域时，盾构沿半径为250 m的左转隧道轴线推进；在YJunction区域内（长45 m），形成上下叠交（间隔3 m）；出YJunction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 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。 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。 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： 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。 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。 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。 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。 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