新加坡地铁环线C824标段失事原_省略__一_工程总体情况及事故发生过程_肖晓春

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新加坡地铁环线 C824 标段失事原因分析（一）— ——工程总体情况及事故发生过程
文 章 编 号 ：1009-6582（2009）05-0066-07
新加坡地铁环线 C824 标段失事原因分析（一） — ——工程总体情况及事故发生过程
图 6 失事区段的典型断面（M3-M3′）[2] Fig.6 Typical cross-sections (M3-M3′) of incident zone
地 层 的 分 布 从 上 到 下 依 次 为 ：4～5 m 厚 的 填 土 层；5～30 m 为海泥层，在海泥层的中部有一薄层冲 积层，海泥层的底部则是相对坚硬的老沉积土。地下 连续墙一般要插入到老沉积土 3～5 m。 在该事故区 段这层老沉积土不是水平成层的， 在 Nicoll 大道的 一侧相对较浅。 由土层分布的情况来看， 整个开挖 都是在海泥层内进行的，这层土总体表现为软弱、欠 固结和透水性差， 从而也导致基坑开挖过程中围护 体系的变形具有显著的时空效应。 总包在进行围护 体系设计中考虑到老沉积土界面的起伏较大， 将整 个明挖区段划分为若干个不同的区间断面进行设 计，即不同的地下墙厚度和深度，以求最佳的经济效 果。 坍塌的区间为 M2 和 M3 型断面，K 型断面也出 现过险情。
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图 3 C824 标段的总体布置[1] Fig.3 General layout plan of lot C824
C824 标段是设计 施工总承包 合同， 该 合 同 于 2001 年 5 月 30 日授予给 NLCJV（由日本 Nishimastu 公 司 和 新 加 坡 本 地 的 Lum Chang 施 工 公 司 组 成 的 联营体），中 标价为 2.73 亿 新 币 （约 合 人 民 币 13.65 亿元）。 合同工期为四年半，到 2006 年 1 月 30 日竣 工。 联营体将永久工程设计委托给 Maunsell，Maunsell 也同时负责对临时工程设计进行审查。 地下连 续墙施工分包给法国地基公司（Bachy），Kori 公司负 责钢支撑安装，Hiap Shing 公司负责土方开挖，L&M 负责施工监测。
肖晓春 1 袁金荣 2 朱雁飞 1
(1 上海隧道工程股份有限公司，上海 200080; 2 上海隧道与轨道交通设计研究院，上海 200270)
摘 要 2004 年 4 月 20 日下午 3：30， 新加坡地铁环线 C824 标段的一段明挖区间隧道在开挖至第 10 道支撑 （约 33 m 深度）的时候出现了坍塌事故。 事故造成了约 100 m 左右区间隧道围护体系的彻底崩溃，4 人死亡，紧邻的 Nicoll 大道下陷，以及周边一些城市生命管线严重损毁。 文章对这次事故的工程背景、地质条件以及事故发生的过程 进行了扼要介绍，旨在为本文的姊妹篇— ——新加坡地铁环线 C824 标段失事原因分析（二~三）提供必要的基础信息， 以期与她们一起形成一份完整的事故分析报告。
3 事故发生前的一些前兆
海恩法则指出：“每一起严重事故的背后， 必然 有 29 次轻微事故和 300 起未遂先兆，以及 1 000 起 事故隐患”。这一法则强调重大事故往往都有从量变 到质变的 发 展 过 程 ，Nicoll 大 道 的 坍 塌 事 故 也 不 例 外。 该标段在 2004 年 4 月 20 日大坍塌之前就曾经 历过若干次小事故， 遗憾的是这些没有让承建商引 起足够的警惕，或者承包商一直心存侥幸，而最终酿 成惨剧。 3.1 盾构始发井事故
2.2 C824 标段的总体情况
C824 标 段 线 路 总 长 约 2.8 km， 包 括 Nicoll Highway 车站（地下三层）和 Boulevard 车站（部分地 下三层），以及相关区间隧道。 区间隧道中有 800 m 位于 Kallang 河底，采用盾构掘进施工，盾构始发井 位于 Boulevard 车站的端头，接 收井位于 Kallang 河 的西侧，为直径 34 m 的圆工作井，其它区段均采用 明挖法施工。 C824 标段的总体布置见图 3。
2003 年 8 月 5 日，在盾构始发井的开挖挖至第 七道支撑时，位于角部的 S530 斜撑的混凝土牛腿突 然碎裂，随后地下墙背后出现明显的沉降槽，最大土
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K 型墙断面紧邻重要建筑物和管线， 开挖深度 也较大，被业主（LTA）视为高风险的断面。 该断面于 2003 年 6 月开始开挖， 到 2003 年 7 月挖至第三道 支 撑的时候出 现纵向滑坡 而停工，9 月 又重新开 始 开挖。 到 2003 年 12 月附近的 I-63 测斜孔达到警戒 值，2004 年 1 月初地下墙的测斜值突然大幅增加而 越过设计变形极限。 由于地下墙的变形过大导致 S286A 号支撑的牛腿出现裂缝， 同时附近的地下墙 接头也出现开裂， 情形与前述的事故如出一辙。 施 工因此而立即停止，并采取一系列的阻险措施，包括 在 1～6 道支撑各加装一根斜撑， 在开挖面上浇注 300 mm 的素混凝土作为临时支撑，对墙后的土体进 行化学灌浆等。 3.3 M2 和 M3 型地下墙断面事故
关键词 新加坡地铁 明挖顺做 支撑 屈服 Nicoll 大道塌方 中图分类号:U458.3 文献标识码:A
1 概述
目前， 在中国的发达城市中正掀起地铁建设的 热潮。地铁工程作为地下空间开发的一个重要分支， 具有高技术含量和高风险的特性， 这也注定了地铁 建设的发展历程是一个经验与教训并存的过程，一 方面不断有新技术、新材料、新工艺和新施工方法的 突破，同时惨痛的工程事故又时有发生。通过对已经 发生的工程事故进行彻底调查分析， 并从中吸取教 训，对该工程领域的发展必将产生积极的推动作用。
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体沉降超过 400 mm， 土体测斜仪的最大读数超过 500 mm。 相邻幅地下墙的接头出现开裂。 事故发生 后立即停止了继续开挖， 重新浇注了更大尺寸的牛 腿，并对第六道支撑进行了重新加载，同时加大了对 这一区域的监测频率。 针对这一事故业主认为由于 墙后土水压力荷载取值偏小而导致支撑结构过载， 而承包商则认为设计不存在问题， 经过历时 3 个月 的反复讨论后承包商承诺将加大监测频率并辅以一 系列的应急预案，就这样开挖又重新开始。 3.2 K 型地下墙断面事故
2.3 事故区段的地层特性及断面形式
图 5 为工程失事区段的卫星地形图片， 从图片 可以看出 C824 的路线紧邻 Nicoll 快速道，在 Nicoll 快速道的北侧是与之平行的 Beach 路。 Beach 路南 侧的全部区域是分两次围海造地形成的。在 20 世纪 40 年 代 围 海 造 地 形 成 了 Beach 路 和 Nicoll 快 速 道 之 间 陆 地 ，Nicoll 快 速 道 的 北 侧 则 是 20 世 纪 70 年 代围海形成， 也就是说工程失事的区段至今仅仅沉 降固结了 40 年，是一片年轻的热土。
事故区段为圆工作井的西侧 100 m 范围，有一 根 66 kV 的电缆穿过，主要为 M2 和 M3 型断面。 按 照 NLCJV 的职责划分，该区段属于 Nishimastu 全权 负 责 ， 因 此 此 次 事 故 对 作 为 联 营 体 一 方 的 Lum Chang 影响甚微。 事故区段的平面布置见图 4。
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失 事 的 区 段 最 大 挖 深 约 33 m， 宽 度 约 20 m 左 右。 围护体系为 800 mm 厚的地下连续墙，从上到下 共设十道钢支撑，中间设立柱桩。在第九道和第十道 支撑之间有 1.6 m 旋喷加固层作为暗撑， 在最终开 挖面的底部有 3.0 m 厚的旋喷加固层作为施工阶段
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图 1 事故区段塌方前后的对比[1] Fig.1 Site conditions compared before and post collapse
疑是最重要的一条线路， 将与其它所有的放射线进 行换乘。 环线总长 33.6 km，共设 26 座车站，其中 3 座车站预留将来开发 。 工程静态总投资 67 亿新币 （约 335 亿 RMB），计划的工期为 2001～2009 年，整 条环线分 5 期分步实施， 本文所述的 C824 标段为 第 1～2 期。项目的开发业主为新加坡陆路交通管理 局（Land Transport Authority，以下简称 LTA）。 目 前 工程总体拖期， 到 2010 年估计只能部分区段开通， 铁环线总体情况如图 2 所示。
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的底板。施工顺序为标准的明挖顺作，开挖至底标高 后现浇两个矩形箱涵供将来列车通行需要。 箱涵底
部的钻孔桩将பைடு நூலகம்区间隧道提供永久支撑。 工程的典 型区间断面参见图 6。
图 4 事故区段的平面布置[2] Fig.4 Layout plan of collapse stretch
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