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超大直径盾构隧道连载(十九):一波三折的盾构停机与抢修——西雅图SR99隧道工程

     发布:2020/12/21   浏览:+ 放大字体 | - 减小字体

摘 要:小编语 进入21世纪的第二个十年,全球城市化进程不断加剧,位于美国华盛顿州西雅图市,建于1959年的阿拉斯加高架桥已难以满足当地交通需求,在经历2001年的地震后更是亟需整修。在经历多年充满争议的规划后,当地规划并建造了当时全球最大直径的单管双层公路隧道——西雅图SR99公路隧道(阿拉斯加高架桥替换隧道)。 该工程因其使用了直径17.45m的土压平衡盾构而名噪一时,但之后一波三折的盾构事故与抢修过程却让它在隧道业界留下了更深的烙印——

工程名片

西雅图SR99隧道·美国

2010年-2019年建设

建设单位:

美国华盛顿州交通部(WSDOT)

施工单位:

西雅图隧道合伙联营体(Seattle Tunnel Partners,STP)

掘进装备:

Φ17.45m土压平衡盾构(日本日立造船)

关键词:

超大直径 单管双层公路隧道 盾构抢修

小编在隧道建设之初便关注着这一工程,您可点击文中搜索框内的链接,随时回顾建设与抢修的详情,也可以点击文末“阅读原文”,进入隧道网SR99工程专题,获取更多技术资料与文档!

工程概况

西雅图SR99隧道项目位于西雅图市中心西侧,靠近艾略特湾,线路南起西雅图港附近,沿线向北穿过阿拉斯加高架公路底部,延伸至先锋广场等历史名胜区,随后一路向北从第一大道下穿过并终于布罗德街附近,全长 2.8km,深66m。

隧道路线图

隧道外径 17.05m,整个隧道结构一条盾构法隧道、南北两端明挖段(南部明挖段长 454m ,北部明挖段长约 140m)、洞口结构、2座操控室及通风建筑,并配有各种机械、电气设备、消防逃生安全通道和控制中心。

该双层隧道每层有 2 个行车道,配有应急通道。上层为北向南车道,下层为南向北车道。上下层之间由紧急通道楼梯相互连接,还有一条紧急通道可用于人员疏散。隧道内车道两边为通风系统,与风塔相连,以满足正常和紧急情况下的通风。隧道底层下部为公用管线通道。

隧道截面

隧道线路穿过区域多为复合型地质,包括了含有地下水的含砂冰碛土、淤泥、砾石、粘土以及漂石,还需要穿越一段坚硬的冰川土。隧道沿线的盾构掘进中以及盾构刀盘的工作面都极易遭遇各种地下承压水,最大水压达到7bar,最大水头差异可达1m以上。

工程沿线地质

盾构装备

西雅图SR99隧道采用了一台日本日立造船Φ17.45m土压平衡式盾构机掘进,这是当时全球最大直径的盾构机。

组装中的盾构机

盾构刀盘安装了17寸双刃滚刀及刮刀,可以在常压下从切削刀盘内部进行更换;盾构机内设置了3道人行闸以及2道材料闸,以及泡沫注射与空气压缩等设备,可在开挖面的盾构前舱形成压力气泡,便于带压进舱,整个掘进过程中进行了超过40次带压进舱。

隧道衬砌采用预应力钢筋混凝土楔形管片,衬砌由宽1.98m的楔形管片组成。10块管片为1环:由7块标准管片、2块邻接管片和1块封顶管片组成。纵向管片由斜螺栓径向连接,环向管片通过螺栓及剪力销连接。

盾构停机与抢修

Betha号盾构机于2013年7月20日正式始发,原计划于2015年底通车;始发后,同年12月5日,盾构掘进距离达到了1000英尺(304m)。

盾构停机

2013年12月初,盾构机先后两次发生故障,经停机检查后发现刀盘被一根未进行交底的钢管堵塞、导致内部温度过高,移除钢管并重装了部分刀具后,盾构复推0.61m并拼装了一环管片,此时主轴承再次因温度过高而停机。

Bertha号盾构停机

抢修井开挖

2014年1月,施工方检查后发现主轴承密封损坏,盾构停机,并开始制定抢修计划。 施工方在盾构机刀盘前方挖掘一个直径为83英尺(25.3m),深度为120英尺(36.6m)的抢修井。抢修井施工完成后,Bertha盾构从南面推入井中,进行主轴密封系统维修。

Bertha号盾构抢修井开挖

密封更换

2015年3月2日,抢修井施工完成,盾构进入抢修井,施工方开始拆卸盾构机,吊出盾构机头,在维修期间更换盾构机的主轴承和密封装置。

Bertha号盾构密封更换

隧道贯通

2015年12月,盾构维修并测试完毕后恢复掘进。后续到了2016年年初,恢复掘进的盾构机路线上方出现坑洞,码头出现驳船事故,业主责令停工整顿,2月下旬恢复掘进。2017年4月,在掘进了2825.5m,拼装了1426环管片后,盾构顺利进入接收井,SR99隧道宣告贯通。

Bertha号盾构贯通!

隧道开通,余波未平

隧道开通

西雅图SR99隧道工程于当地时间2019年2月2-3日进行了工程的开通仪式,并于2月4日起正式通车,较原定工期推迟了整整3年之久。隧道开通后,整个西雅图的海滨大为改观:城市与其滨水区之间的高架桥将被拆除,商业、旅游与娱乐设施全面恢复,原先SR99线路的大量通行车辆穿越地下双层隧道,并成为西雅图滨海区域的一道全新景观。

西雅图SR99隧道正式开通!

在同年的美国工程公司协会(ACEC)年会上,西雅图SR99隧道工程经过与全球的196个工程的角逐,还荣获全美最高级别的工程成就奖之一:美国工程公司协会(ACEC)重大概念奖。

西雅图SR99施工历程回顾

官司缠身?

虽然最终隧道顺利开通,但盾构在建设过程中进行了为期两年的维修,导致了长久的工期延迟与巨额的盾构维修费用,最终导致工程增加预算1.56亿美元,因此业主华盛顿交通运输部之后对承包方提起了诉讼。

诉讼进入调查取证阶段,然而,审判方却发现事故原因的直接证据已经灭失——或为盾构停机“罪魁祸首”的套管残片、与停机时盾构机内的碎石已在隧道完工后被STP当作建筑垃圾清理,如今已不知去向;此外,STP也无法提供包含遭遇套管与盾构停机时的有效施工日志。由于缺乏关键性证据,最终,庭审方驳回了STP的索赔要求,反宣判其赔偿业主。对此承包商提出上诉,目前尚未最终宣判。

结 语

西雅图SR99工程作为北美最大直径单管公路隧道,为全球隧道工程行业树立了全新标杆。

这条里程碑式的隧道在其漫长的建设过程中遭遇了险阻,克服了挑战,但从2014年初盾构损坏到2015年末恢复掘进,该工程的多次事故,盾构抢修,业主与承包商的互相扯皮提起诉讼,整个事件一地鸡毛,承包方四面楚歌,其中与工程建设中的管理缺陷存在不可分割的关系。在感叹具有代表性的隧道工程背后存在问题时,也是对整个行业的一个警戒。

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