新加坡地下大型捷運(yùn)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工Kwet-Yew Yong1; Paul Fok2

1.新加坡國立大學(xué)、土木工程系教授 2.新加坡、陸地交通局、工程部、團(tuán)隊(duì)主管胡春停譯著

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新加坡地下大型捷運(yùn)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工Kwet-Yew Yong1; Paul Fok2

1.新加坡國立大學(xué)、土木工程系教授 2.新加坡、陸地交通局、工程部、團(tuán)隊(duì)主管胡春停譯著

[摘要]大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施的修建，例如大型捷運(yùn)系統(tǒng)（MRT），使新加坡開始了極大規(guī)模的隧道和地下工程建設(shè)。近期在軟弱地層、復(fù)雜地質(zhì)情況和高度發(fā)達(dá)城區(qū)與郊區(qū)的地下交通工程的修建，既為大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施修建提供了大量參考信息，也極具施工挑戰(zhàn)性。再加上對大型捷運(yùn)系統(tǒng)、地下公路和深埋排污隧道系統(tǒng)（DTSS）的大量現(xiàn)場研究和全面監(jiān)測，使島國新加坡成為隧道工程師最大的“實(shí)驗(yàn)室”。本文介紹了新加坡地下交通基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工中的一些難點(diǎn)：（a）復(fù)雜地質(zhì)情況下現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)的可靠性；（b）隨著隧道埋深越來越大，大型捷運(yùn)車站的埋深也隨之增加；（c）復(fù)合地層中、城區(qū)和郊區(qū)環(huán)境下，下穿或鄰近建筑物隧道的沉降控制；（d）加強(qiáng)隧道結(jié)構(gòu)耐久性的需求。

1、引言

新加坡陸地面積不足，且現(xiàn)今公路已占據(jù)了新加坡陸地面積的12%。因此，可持續(xù)交通系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵是開發(fā)一種不占用陸地面積的綜合、高效公共交通系統(tǒng)。這也就是說，主要的公路、鐵路基礎(chǔ)設(shè)施需要修建在地下。為確保將來交通系統(tǒng)的順利發(fā)展，新加坡已經(jīng)制定了地下交通發(fā)展總規(guī)劃。

從國際角度來看，新加坡的隧道和地下工程修建歷史相對較近。在過去28年間，為解決城區(qū)和復(fù)雜地質(zhì)情況下隧道與地下工程修建遇到的挑戰(zhàn)，新加坡既對隧道掘進(jìn)和地下工程修建技術(shù)進(jìn)行了重大發(fā)展，也引進(jìn)了新技術(shù)。對基礎(chǔ)設(shè)施工程進(jìn)行的大量現(xiàn)場監(jiān)測，使工程師對土層～隧道～結(jié)構(gòu)間的相互關(guān)系有了更好的理解。本文著重介紹現(xiàn)場勘測、深埋開挖、沉降控制、工作面壓力和隧道結(jié)構(gòu)耐久性相關(guān)的難點(diǎn)。同時(shí)也討論了采用提議方案解決這些難點(diǎn)得到的經(jīng)驗(yàn)，其中包括：將巖土分析基線報(bào)告（GIBR）用于風(fēng)險(xiǎn)評估；用地球物理測量法補(bǔ)充鉆孔數(shù)據(jù)來確定土～石分界面和既有樁基深度；在深埋開挖和隧道掘進(jìn)中利用地層改良來控制沉降；選擇有高速反應(yīng)開挖管理系統(tǒng)的合適盾構(gòu)；在隧道管片中引入鋼纖維混凝土來增加隧道結(jié)構(gòu)耐久性，并把運(yùn)營中的維護(hù)工作量減至最小。

2、新加坡大型捷運(yùn)系統(tǒng)概況

新加坡大型捷運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃研究始于1968年。新加坡政府在1982 年5月做出了修建大型捷運(yùn)系統(tǒng)的決定。提議的大型捷運(yùn)系統(tǒng)包括圖1中所示的南北線（NSL）和東西線（EWL）。整個(gè)系統(tǒng)將分兩個(gè)階段修建，全長67km，有42座車站。暗挖段為長11km的雙洞隧道，各洞內(nèi)徑為5.2m，分38個(gè)區(qū)段進(jìn)行施工。此外，還有5.8km長的明挖隧道段和14個(gè)地下車站。隧道開挖始于1984年3月，并與1987年6月完工。大型捷運(yùn)系統(tǒng)于1987～1990年間逐步開始運(yùn)營。后來，還延長了大型捷運(yùn)系統(tǒng)，并修建了新的線路。這其中包括2002年2月運(yùn)營的Changi延長線和2003年運(yùn)營的東北線（NEL）。整個(gè)NEL線長20km，有16座車站。陸地交通局（LTA）承建的環(huán)線（CCL）將是下一個(gè)主要地下大型捷運(yùn)線路。CCL線全部位于地下，全長33.3km，設(shè)28座車站，于2009年5月逐步開始運(yùn)營。從環(huán)線到Marina海灣的最新延長線于2012年1月開始運(yùn)營。

現(xiàn)在正在施工的大型捷運(yùn)系統(tǒng)工程包括南北延長線（NSLe）和市區(qū)線（DTL）。其中市區(qū)線長42km，設(shè)34座車站。南北延長線從Marina海灣到新國際郵輪碼頭，預(yù)計(jì)于2014年完工。市區(qū)線的1、2、3號線的合同已經(jīng)簽訂，預(yù)計(jì)分別于2013、2015和2017年開始運(yùn)營。此外，更多的大型捷運(yùn)系統(tǒng)線路正在規(guī)劃和設(shè)計(jì)中。這其中包括Thomson線（TSL）和東區(qū)線（ERL），陸地交通局將于2012年下半年進(jìn)行Thomson線施工合同招標(biāo)，2012年2/3季度開始東區(qū)線的建筑和工程咨詢合同招標(biāo)。其他籌劃中的大型捷運(yùn)工程還包括環(huán)線、跨島線、Jurong區(qū)域線和北海岸線。現(xiàn)在新加坡有176km地鐵和122座車站。到2020年，新加坡將有280km地鐵和183座車站。

3、現(xiàn)場勘察

3.1地質(zhì)

新加坡隧道施工和地下開挖工作中遇到的地質(zhì)可以大致分為4類：（a）花崗巖（中生代早期的Bukit Timah花崗巖），主要分布在新加坡中部；（b）沉積巖（中生代中期到末期的Jurong層），多位于新加坡西部和西南部；（c）老沖積層（更新世沉積層），分布于新加坡東部；（d）陸海沉積物（全新世Kallang沉積層），分布于低地、河谷和海岸區(qū)。

海洋軟弱粘土中的隧道掘進(jìn)檢驗(yàn)了軟弱地層中隧道掘進(jìn)的局限性。在此類地層中，通常要在土層改良（比如旋噴注漿或深層水泥攪拌）后才開始隧道掘進(jìn)。老沖積層中含中等密度到高密度粘土質(zhì)砂，它通常會(huì)對盾構(gòu)造成磨損。Jurong層包括嚴(yán)重褶曲的砂巖、粉砂巖和不同程度風(fēng)化泥巖的夾層。在這種地層掘進(jìn)時(shí)，破碎斷層區(qū)內(nèi)松散脆弱材料的不確定性和復(fù)雜地層的快速變化是最大的開挖難題?；◢弾r中掘進(jìn)時(shí)的主要問題是，隧道開挖斷面范圍內(nèi)的地層由軟弱地層和堅(jiān)硬的花崗巖組成，這會(huì)引起開挖時(shí)扭矩與溫度升高，盾構(gòu)操作困難。

3.2現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)的充分性和可靠性

對市區(qū)內(nèi)和復(fù)雜地質(zhì)情況下的隧道開挖與地下工程修建而言，充分的現(xiàn)場調(diào)查的重要性不言而喻。在工程招標(biāo)開始前，就以20～50m的間距鉆深約300m的鉆孔進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查。在施工過程中，會(huì)鉆更多鉆孔來收集數(shù)據(jù)。此外，施作地下連續(xù)墻時(shí)鉆的探孔、儲(chǔ)水坑或橫通道施工中對地質(zhì)情況的檢驗(yàn)以及掌子面素描等都可為進(jìn)一步掌握地質(zhì)情況發(fā)揮作用。

獲取可靠的地質(zhì)數(shù)據(jù)十分困難，而判釋、分析這些數(shù)據(jù)則更難。對隧道開挖具有重要影響的一個(gè)問題就是精確預(yù)測土～巖接觸面。圖2是土～巖接觸面的例子。在設(shè)計(jì)階段，市區(qū)和復(fù)雜地質(zhì)情況下的勘探鉆孔間距為85m左右。根據(jù)這些鉆孔數(shù)據(jù)，判斷出隧道位于巖層中。施工中，會(huì)以小于20m的間距開展進(jìn)一步現(xiàn)場勘探。在新的鉆孔數(shù)據(jù)的幫助下，判斷出隧道在3個(gè)位置處于土～巖混合地層，也就是說隧道工作面部分是土，部分是巖石。這很可能會(huì)引起大的沉降。

在設(shè)計(jì)階段更好地確定巖～土工作面的一種方法是鉆更多鉆孔，以獲取更多數(shù)據(jù)。但是，這也有其實(shí)際局限性，因?yàn)橐恍┿@孔在隧道施工開始前不能施作。補(bǔ)充鉆孔數(shù)據(jù)的另一種方法是地球物理勘探。地球物理勘探是測量不同波在土層或巖層內(nèi)的傳播速度或電導(dǎo)率，不同的波屬性代表不同埋深的土層和巖層，然后對勘探結(jié)果進(jìn)行分析，就能間接得出巖～土接觸面的位置。當(dāng)然，這種勘探方法也受很多因素的影響，如交通噪音、地下管溝和檢修孔等，因此，獲取可靠的數(shù)據(jù)分析結(jié)果也很困難。

3.3巖土分析基線報(bào)告（GIBR）

就正在施工的市區(qū)線（DTL）工程，陸地交通局（LTA）做出了其所有地下基礎(chǔ)工程的巖體分析基線報(bào)告。GIBR的主要目的是弄清楚陸地交通局和承包商之間就地層風(fēng)險(xiǎn)的承擔(dān)比例。這種做法符合隧道開挖行業(yè)的最佳風(fēng)險(xiǎn)共享方法。而隧道掘進(jìn)行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)也推薦采用類似于GIBR的報(bào)告。

承包商聲稱GIBR能夠明確說明LTA承擔(dān)的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和承包商將要承擔(dān)的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，還能促進(jìn)未知地層情況的評估。GIBR除設(shè)定巖土基線外，還設(shè)定了工程設(shè)計(jì)中LTA所需的最低要求，因此，所有承包商都可以根據(jù)這一相同基礎(chǔ)投標(biāo)。巖土基線并不等于巖土情況預(yù)測，它只是投標(biāo)人用來建立工程投標(biāo)價(jià)的一個(gè)簡單數(shù)值基礎(chǔ)。如果實(shí)際地質(zhì)情況遠(yuǎn)比巖土基線所描述的地質(zhì)情況差，承包商應(yīng)得到公正補(bǔ)償。建立巖土基線報(bào)告后，投標(biāo)人就不需在合同總價(jià)中加入有關(guān)地質(zhì)情況的風(fēng)險(xiǎn)差額。

3.4樁承載力探測

在新加坡，有許多既有樁基侵入規(guī)劃隧道斷面范圍的實(shí)例。如果不通過變更隧道線路來避開既有樁基時(shí)，就需要在隧道開挖前切割樁基或在開挖過程中切割樁基。在一些案例中，樁基切割可由盾構(gòu)完成，或通過開挖把樁基暴露出來，然后通過人工拆除樁基。

4、深埋MRT車站的開挖

4.1開挖深度

早期的MRT修建中，由于限制條件較少，可以將車站和隧道修建在相對較淺地層中。在這種情況下，一般車站的埋深為18m。隨著越來越多的地下基礎(chǔ)設(shè)施的修建，想要在較淺地層中修建車站已經(jīng)不太現(xiàn)實(shí)。車站和隧道變得越來越深。現(xiàn)在新加坡最深的MRT車站是環(huán)線的Bras Basah車站。該車站位于軟弱粘土層中，埋深為35m，由上到下進(jìn)行開挖。

現(xiàn)在，Bras Basah車站的埋深記錄將被DTL3的Bencoolen車站打破（圖5）。Bencoolen車站將在43m多深的土層中開挖。由于車站施工現(xiàn)場鄰近許多建筑物，LTA、設(shè)計(jì)師和承包商要克服許多困難（沉降控制、道路封閉、噪音等）來完成該工程。

4.2利用地層改良控制沉降

在不進(jìn)行地層改良情況下，在軟弱地層中（Kallang層和沖積砂層）進(jìn)行深埋開挖很可能會(huì)出現(xiàn)劇烈的地層變形，這會(huì)對施工現(xiàn)場附近的建筑帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)（圖6）。適合地層環(huán)境的地層改良設(shè)計(jì)，對軟弱地層中的深埋開挖至關(guān)重要。為實(shí)現(xiàn)安全開挖，并把開挖對鄰近建筑的影響降至最低，通常會(huì)采取許多地層改良措施來增加土層強(qiáng)度、降低土層的滲透性。Wen于2003年提供了LTA有關(guān)開挖和隧道掘進(jìn)引起地層變形與建筑物損壞的風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告。

在過去的MRT施工中，旋噴注漿是增加軟弱地層強(qiáng)度的有效方法，且被廣泛應(yīng)用。旋噴樁的尺寸由注漿參數(shù)決定，且不同土層情況下旋噴樁尺寸的變化很大，比如砂層中的旋噴樁的尺寸遠(yuǎn)小于海相粘土中旋噴樁的尺寸。注漿參數(shù)的質(zhì)量控制是確保旋噴樁符合設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵。在近期的Marina海岸高速公路（MEC）工程中，土層深層攪拌法被作為主要地層改良方法，廣泛應(yīng)用于提高海相軟弱粘土的強(qiáng)度和硬度。與旋噴注漿相比，深層攪拌法更能確保其成樁的尺寸和質(zhì)量。

在不進(jìn)行地層改良的軟弱粘土層中進(jìn)行大深度開挖在進(jìn)行地層改良的軟弱粘土層中進(jìn)行大深度開挖

Ras Jet是一種結(jié)合旋噴注漿與土層深層攪拌的技術(shù)，它被用于C828環(huán)線Nicoll車站的施工。這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更大尺寸的地層加固樁。此外，在MRT工程中還采用了多種化學(xué)注漿法來降低地層的滲透性，特別是用于沖積砂層和填海土層的改良的化學(xué)注漿（圖7）。

4.3 水平旋噴注漿

將來會(huì)修建更多與既有地下建筑有接觸的新地下建筑，而既有結(jié)構(gòu)則成為了從地表進(jìn)行地層改良的障礙。因此，需要了解現(xiàn)狀和開發(fā)更先進(jìn)的土層改良技術(shù)，包括水平旋噴注漿。圖8是既有結(jié)構(gòu)與計(jì)劃修建線路之間有大范圍接觸的實(shí)例。既有南北線（NSL）的明挖隧道采用鉆孔樁支護(hù)。NSL隧道頂部已修建完成兩條橫跨原有NSL隧道的新隧道。LTA現(xiàn)在又在設(shè)計(jì)兩條下穿NSL隧道的新隧道。由于托換梁和新隧道將采用暗挖法施工，所以需要在原有NSL隧道下方進(jìn)行地層改良。這樣，就不能從地表實(shí)現(xiàn)注漿改良。LTA現(xiàn)在正在研究用水平注漿改良海相粘土的可能性。曾在日本成功應(yīng)用的一種水平旋噴注漿法是全方位高壓旋噴工法（MJS）。新近改進(jìn)后，該技術(shù)克服了傳統(tǒng)高壓旋噴攪拌法的缺點(diǎn)。其最大特點(diǎn)是它的排漿裝置，漿液可通過特別設(shè)計(jì)的三管鉆桿的內(nèi)管排出。此外，鉆桿內(nèi)還配有壓力傳感器來控制排漿壓力。這樣，既可以進(jìn)行垂直旋噴加固，也可以進(jìn)行水平旋噴加固。MJS可以在垂直豎井或SCL（噴射混凝土襯砌）的隧道內(nèi)水平使用。由于其注漿壓力高，MJS適用于標(biāo)貫擊數(shù)N值為70的致密砂層和砂礫層。在Cu<50kN/m2的粘土層中，MJS能夠?qū)崿F(xiàn)直徑2～2.6m的旋噴樁。但是，由于沒有MJS在海相粘土層中應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，LTA正在考慮對MJS或其他方法進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。圖

5、隧道施工方法

5.1盾構(gòu)法隧道概況

在新加坡MRT第一階段和第二階段的隧道施工中，隧道穿越Kallang地層、Jurong地層和Bukit Timah地層。隧道采用盾構(gòu)施工，且廣泛采用壓縮空氣來穩(wěn)定隧道工作面。由于地層情況、施工方法和工人技術(shù)的不同，隧道開挖引起的沉降也各不相同。例如，在海相粘土層或沖積砂層中，采用壓縮空氣穩(wěn)定工作面的盾構(gòu)開挖引起的沉降為30～100mm；采用地層改良后盾構(gòu)開挖引起的沉降為100～200mm。同時(shí)采用壓縮空氣和地層改良情況下，地層沉降可控制在30～60mm。

在東北線（NEL）20km長的隧道中，11.5km的雙洞隧道采用14臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)和2臺(tái)敞開式盾構(gòu)開挖。所有盾構(gòu)都配有盾尾自動(dòng)注漿設(shè)備。施工中，可通過設(shè)置在盾構(gòu)上的添加劑注入口注入添加劑，以改良地層。在隧道掘進(jìn)過程中，采取各種措施，以控制沉降。但是，很明顯，土壓平衡盾構(gòu)在巖～土復(fù)合工作面掘進(jìn)時(shí)不能很好地控制沉降。

在環(huán)線工程（CCL）的隧道開挖中，新加坡首次采用泥水盾構(gòu)來開挖巖～土復(fù)合地層。施工中共使用了19臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)和8臺(tái)泥水盾構(gòu)。為了更好地控制開挖量，在土壓平衡盾構(gòu)中使用了掃描儀和皮帶稱重來測量開挖廢渣量?，F(xiàn)在這些裝備已經(jīng)成為LTA所用土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行隧道開挖的標(biāo)準(zhǔn)配置。在CCL工程中，可以明顯看出，在采用泥水盾構(gòu)的情況下，仍可進(jìn)一步減小超挖量和塌陷。雖然泥水盾構(gòu)在巖～土復(fù)合地層開挖中具有更好的工作面壓力維持能力，但也存在建立開挖管理系統(tǒng)的問題。只有良好的開挖管理系統(tǒng)，才能盡早提醒工人超挖情況，以防止地表塌陷。

依據(jù)這些年的隧道開挖經(jīng)驗(yàn)，LTA為市區(qū)線不同地質(zhì)情況選用了不同類型的盾構(gòu)（圖9）。施工中共使用了13臺(tái)EPB盾構(gòu)，9臺(tái)泥水盾構(gòu)和19臺(tái)TBM。

5.2工作面壓力

現(xiàn)在新加坡已經(jīng)有相當(dāng)多不同地層內(nèi)隧道掘進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)。必須依照隧道開挖引起的地層變形來評估隧道掘進(jìn)效果，以確保不影響鄰近的建筑物、結(jié)構(gòu)物和鄰近的隧道。這需要評估隧道施工引起的土體損失。在DTL3工程中，有許多隧道掘進(jìn)對鄰近建筑物和鄰近隧道影響的重要評估，這些評估主要集中在老沖積層和Jurong地層。

5.2.1老沖積層（OA）

近期土壓平衡盾構(gòu)在老沖積層中的施工一致表明，在隧道掘進(jìn)控制良好的情況下，土體損失率一般小于0.5%，且一直小于1%。土體損失率通常由工作面壓力決定，但應(yīng)一直維持合理的工作面壓力，以應(yīng)對不穩(wěn)定地層。雖然出于設(shè)計(jì)目的可以假定0.5%的安全土體損失率，但如果最終土體損失率為1%，應(yīng)進(jìn)行核查。當(dāng)隧道完全處于老沖積層時(shí)，在特別規(guī)范中設(shè)定0.5%的目標(biāo)土體損失率是合理的。

5.2.2Jurong地層（JF）

JF沉積層的潛在變化比老沖積層更大，且其工作面壓力對土體損失率影響更明顯。在良好的隧道掘進(jìn)控制下，特別是工作面壓力，土體損失率在該地層一般小于1%。出于設(shè)計(jì)目可以假定1%的安全土體損失率，且當(dāng)隧道完全處于Jurong地層時(shí)，在特別規(guī)范中設(shè)定1%的目標(biāo)土體損失率是合理的。

5.2.3Kallang地層（KF）

DTL3工程的隧道完全或部分處于Kallang地層。施工經(jīng)驗(yàn)顯示，該地層的土體損失率較高，特別是在隧道拱頂部位有沖積砂層時(shí)，需要對工作面壓力進(jìn)行極好的控制。當(dāng)隧道在完全或部分Kallang地層中掘進(jìn)時(shí)，出于設(shè)計(jì)目的土體損失率應(yīng)謹(jǐn)慎假設(shè)為3%，且在特別規(guī)范中將3%作為目標(biāo)土體損失率。

5.3障礙物

在正在施工的市區(qū)線DTL1和DTL2工程中，依照工作面支護(hù)和沉降控制評估，泥水盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)基本上實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)性能。

5.4利用TBM拆除和切削樁基

在新加坡，很多情況下既有樁基會(huì)侵入隧道斷面范圍內(nèi)。在不能改變隧道線路避開樁基的情況下，需要在隧道開挖前移除樁基或在隧道開挖中切削樁基。切削樁基既可由盾構(gòu)自行完成，也可以通過暴露工作面樁基，然后人工拆除樁基。樁基長度和位置的探測已經(jīng)在3.4節(jié)探討過了。很明顯，如果要拆除或切削現(xiàn)在支撐既有結(jié)構(gòu)的樁基，就必須用托換樁或其他方法在拆除和切削樁基前替換原有樁基。

按常規(guī)來說，為確保不中斷隧道掘進(jìn)，在隧道掘進(jìn)前拆除所有無鋼筋的鉆孔樁更可取。但是，由于某些樁基不易接近，或拆除成本過高或樁基拆除可能會(huì)引起其他風(fēng)險(xiǎn)，需要在隧道掘進(jìn)中通過切削移除樁基。鋼樁，包括鋼管樁、工字鋼樁和鋼板樁，需要在TBM開挖前拆除，或在隧道工作面前由人工拆除。由于大直徑鋼筋很容易阻塞攪拌裝置，并可能造成皮帶輸關(guān)機(jī)阻塞，從而影響盾構(gòu)掘進(jìn)，因此，采用大直徑鋼筋加固的鋼筋混凝土樁和預(yù)制鋼筋混凝土樁在隧道開挖前拆除更合適。無筋鉆孔樁以及小直徑的鋼筋混凝土鉆孔樁和預(yù)制鋼筋混凝土樁則可以利用TBM切削進(jìn)行拆除。但是，如果樁基周圍沒有很好的固定樁基，那么TBM刀具切削樁基時(shí)就會(huì)出現(xiàn)樁基振動(dòng)和搖擺，從而難以開挖。在有些施工案例中，必須先對樁基周圍土層進(jìn)行改良，以便隧道掘進(jìn)中樁基可以固定不動(dòng)。

5.5鄰近重要結(jié)構(gòu)物和建筑物的隧道掘進(jìn)

隧道施工不可避免地會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的土層～結(jié)構(gòu)物～隧道相互作用，特別是隧道鄰近既有建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)。Yong和Pang兩人在2004年做出了NEL工程中高架橋附近隧道掘進(jìn)和CCL工程中隧道下穿既有建筑物的一些案例研究報(bào)告。在NEL工程中，隧道拱背與樁基邊緣的最近距離為1.6m?，F(xiàn)場測量顯示，通常高架橋樁基受隧道施工引起的地層沉降的下拉運(yùn)動(dòng)造成的軸向壓力作用。當(dāng)隧道掘進(jìn)接近橋樁時(shí)，橋樁會(huì)出現(xiàn)明顯的小彎曲。維持工作面壓力和盾尾同步注漿是控制沉降、減少地層變形和下拉軸向力的關(guān)鍵。在CCL工程中，對既有建筑物、隧道掘進(jìn)和地層性能進(jìn)行了監(jiān)控量測，兩條隧道開挖完成后測得的最大沉降小于10mm。

5.6下沉地層中的隧道掘進(jìn)

位于海濱區(qū)的Thomson線（TSL）的隧道將下穿還未完全固結(jié)的填海地層。隧道周圍地層隨后的持續(xù)沉降會(huì)造成隧道橫斷面變形，進(jìn)而引起襯砌撓矩和應(yīng)力。隧道橫斷面收斂有可能會(huì)引起和惡化隧道襯砌漏水，進(jìn)而會(huì)加劇地下水滲漏，從而引起隧道周圍的軟弱地層發(fā)生沉降。地層沉降又會(huì)再次造成隧道襯砌破壞，從而造成襯砌漏水，形成惡性循環(huán)。

5.7隧道結(jié)構(gòu)耐久性

需要重視隧道結(jié)構(gòu)的耐久性，以便把運(yùn)營維護(hù)的工作量降至最小。LTA設(shè)計(jì)文件中規(guī)定的隧道結(jié)構(gòu)耐久性措施是從以往的工程經(jīng)驗(yàn)中得出的。這些措施包括管片混凝土采用氯離子滲透率較低的混凝土、管片鋼筋的詳細(xì)設(shè)計(jì)以及將來可能需要采用的鋼架的陰極防蝕保護(hù)等。

對于盾構(gòu)施工的隧道，其主要耐久性問題是隧道襯砌的滲漏點(diǎn)和隧道襯砌表面的鹽析。鹽析是列車運(yùn)動(dòng)活塞效應(yīng)造成的快速干濕循環(huán)引起的。對于隧道襯砌管片注漿和維護(hù)，我們已經(jīng)做了大量努力，但運(yùn)營維護(hù)的一大難題是維護(hù)工作時(shí)間短。即便管片生產(chǎn)和拼裝質(zhì)量都很高，但是在數(shù)千千米的管片接縫間依舊很容易出現(xiàn)縱向和徑向滲漏。

5.8人與機(jī)械設(shè)備

我們從以往新加坡采用密閉式盾構(gòu)開挖的隧道工程中獲得了許多經(jīng)驗(yàn)。隨著許多新承包商來新加坡修建地鐵擴(kuò)展工程，那么將這些已有經(jīng)驗(yàn)傳授給其他承包商就十分重要。眾所周知，大部分既有經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)在合同條款中列出。雖然改進(jìn)條款能協(xié)助避免在未來線路修建中出現(xiàn)的各種問題，但是，我們還必須強(qiáng)調(diào)機(jī)械設(shè)備合理操作的重要性。雖然可以對其中一些操作程序作詳細(xì)說明，但大多數(shù)操作依賴于工人的經(jīng)驗(yàn)和相互交流。很明顯，施工時(shí)，工程管理組需要許多熟練、有見識的員工，施工小組則需要許多受過培訓(xùn)的、有經(jīng)驗(yàn)的工人。但是，在新加坡，勝任這樣要求的人力資源有限，從而就對未來10～15年更多隧道和地下工程修建帶來了不少困難。新加坡的鄰國也在著手修建地下公路和地下鐵路等地下設(shè)施，這就使對有經(jīng)驗(yàn)的人力資源的競爭更加激烈。

6、結(jié)論

陸地面積不足、土地價(jià)格昂貴和環(huán)保要求嚴(yán)格，是促使新加坡將主要基礎(chǔ)設(shè)施建于地下的主要原因。經(jīng)濟(jì)、快速的施工方法有利于地下工程的修建，但是，處于軟弱地層等復(fù)雜地質(zhì)情況下的繁華城區(qū)的隧道工程，對建設(shè)者來說是很大的挑戰(zhàn)。施工中既要確保安全，還要滿足公眾的需求，并需要減輕對鄰近結(jié)構(gòu)物的破壞。

新加坡政府將在未來10年左右時(shí)間內(nèi)投資500億美元來改進(jìn)其交通系統(tǒng)。新地鐵線路的修建并不簡單。新地鐵線路將會(huì)穿過密集居民區(qū)，既會(huì)與大量既有車站交匯，又需要綜合考慮既有地鐵系統(tǒng)和將來地鐵系統(tǒng)的發(fā)展。地下工程開挖與隧道掘進(jìn)的深度越來越大，且越來越接近既有建筑物與其他設(shè)施。這就對解決這些問題和修建更好的陸地交通系統(tǒng)的新方法和新技術(shù)帶來了機(jī)遇。該行業(yè)的難點(diǎn)是研發(fā)出更精確、更有效的方法來確定巖層和樁基的深度，以便把隧道開挖風(fēng)險(xiǎn)降至最低。此外，還需要更好的地層處理技術(shù)，特別是水平或垂直鉆孔技術(shù)，以改良不能從地表進(jìn)行改良的地層。另外，在發(fā)展盾構(gòu)技術(shù)的同時(shí)，需要同步提高盾構(gòu)操作人員的技術(shù)水平。

到2020年，新加坡地鐵系統(tǒng)將修建100多千米隧道和61座地下車站，另外新加坡還要修建260km的鐵路。新加坡公路隧道工程包括正在施工的南北高速公路（NSE）線上12.3km的隧道和其他隧道以及計(jì)劃中作為城市環(huán)路的80km長的新加坡地下公路系統(tǒng)（SURS）。除了這些工程，直徑6m、長35km用于新加坡電力供應(yīng)的電纜隧道工程將于今年采用18臺(tái)TBM開始修建，深埋污水隧道系統(tǒng)（DTSS）也在準(zhǔn)備之中。這一切都指明新加坡的地下空間將變得越來越擁擠。