上海轨道交通1号线开工建设
1990年1月,上海地铁1号线经国务院同意,正式开工建设。地铁隧道分上行线和下行线两条,隧道内径5.5m,覆土在5~19m之间,掘进施工采用土压平衡盾构机。盾构法隧道的基本原理是利用类似钢板盾壳组件(称为盾构)沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进,在隧道衬砌建成前,主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用;盾构另一个作用是能够承受来自地层的压力,防止地下水或流砂的入侵。土压平衡盾构属封闭式盾构,盾构推进时,其前端刀盘旋转掘削地层土体,切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时,其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡,使得掘削面与盾构面处于平衡状态(即稳定状态)。地铁1号线盾构外径6.34m,由计算机控制,具有掘进自动限时、维护正面土压稳定、盾构同步注浆等功能。
盾构两次穿越铁路沪杭内环线
1991年6月,上海地铁1号线1号盾构在151井~上海体育馆站区间隧道中正式掘进施工,沿途将两次穿越铁路沪杭内环线,隧道轴线与铁路斜交500,上、下行线穿越铁路各长25m及27m,穿越段覆土7.3m。引进的盾构机除具有土压平衡功能外,还配备盾尾同步压浆和盾尾油膏压注设备,进一步提高了盾构技术含量和施工质量。施工中,激光导向及时纠偏,控制盾构姿态,确定适当的正面压力值、掘进速度等施工参数,采用同步注浆及二次压浆,有效减少土体扰动;施行监测信息指导施工,地表沉降小于30mm,最大隆起量小于10mm。根据有关施工参数,建设方提出盾构周边超挖刀不适合上海地层条件,取消了整个7台盾构的超挖刀,取得了地面沉降控制经验。
盾构区间隧道施工的技术关键
根据1号线首100m试掘进的工程实绩来看,从各国FCB公司引进的直径6.34m土压平衡式盾构具有先进的机械掘进功能,具备了合同规定的基本技术性能要求。但在刀盘上设置周边刀,径向伸出盾壳21mm,使盾构的掘进直径从6340mm增为6382mm。对周边刀存在自然超挖,有两种不同观点,一种坚决认为,在上海的土质条件下,超挖不利沉降控制,应予以收缩至零;另一种坚持表示,该超挖刀乃是盾构整个设计必要的组成部分,为避免卡在土体中,是合理的,必要的。根据计算,单单这一超挖量将会导致30mm的地面沉降量。实际测量表明,这一超挖因素使对应的地表部位产生了10~15mm的沉陷。从第二台盾构起,及时果断地修改了这一周边刀超出的部分。此外,同步注浆装置及法方推荐的惰性注浆材料,经1号盾构首次100m试掘进,从实际效果分析,有必要作进一步研究、改进,使之尽可能适应上海土质条件和控制地表沉降要求。
上海轨道交通1号线南段上行线建成
1993年1月10日,南段(锦江乐园站~徐家汇站)上行线建成。1993年5月28日,南段上行线开始观光试运营,用1列车来回跑,单程12分钟。继北京、天津之后,上海成为中国大陆第三个拥有地铁的城市。此时,引进的7台盾构已陆续投入上海轨道交通1号线区间施工。