典型地质条件下盾构法施工(图)

目前，国内城市轨道交通工程发展迅速，盾构法在隧道工程施工中得到了越来越广泛的应用，具不完全统计，全国目前在城市轨道、引水、公路、过江等隧道工程中共有盾构机400余台。目前盾构法施工中，部分典型地质条件下的施工方法还存在着一些问题。解决这部分典型地质条件下的盾构法施工中存在的问题，是保证盾构施工安全、工程质量及施工进度的前提。我们根据多年的经验，对不同地层的施工提出了一些改善方法。

复合地层

复合地层以硬岩为主，兼风化岩层或软土地层，存在软硬不均情况，主要分布在我国的华南广州、深圳等地区。武汉局部地区存在类似地层，多数地区选用土压平衡式盾构机施工，少部分选用泥水加压式盾构机。

泥水加压式盾构机在穿黄二期富水砂层施工

盾构法在复合地层中施工气密性不好，在对地层加固开仓进行常压换刀作业时成本较大，时间较长，从工效和经济上都不合算。

盾构机刀盘有较大的驱动力、脱困扭矩和推力是在硬岩中掘进的必要条件。为此，盾构机刀盘采用面板式，并在确保刀盘强度和刚度的条件下，尽可能加大刀盘的开口率。这样一方面便于渣土流进土仓，另一方面可减少渣土对面板的磨损和刀盘的磨阻力。刀盘上还要有足量的滚刀和周边刀，滚刀启动扭矩要小，耐磨性要高。

如广州地铁三号线北延段某标段，在同一地质条件下正常施工使用的2台盾构机，因设计参数差异不同造成工效和成本差异很大。某品牌的盾构机刀盘开口率只有22%～25%，刀盘上只能安排39把滚刀，滚刀的启动力矩为60 kN·m；而另一品牌的盾构机刀盘开口率在30%以上，刀盘上可安排40～41把滚刀，滚刀的启动力矩为20～30 kN·m。在该区间复合地层中施工时，前者掘进150环（管片每环宽度1.5 m）滚刀即发生偏磨，必须更换刀具，而后者掘进至450环才更换刀具。这是因为后者在降低滚刀的启动力矩、加大开口率（在不降低滚刀破岩能力的前提下）后，破岩能力明显增强，且不易发生偏磨，故后者为今后盾构机刀盘设计上的方向之一。

砂层、砂卵石地层

砂层、砂卵石地层以成都、沈阳地区为代表，北京西南部、南京、西安、哈尔滨等部分地区也存在类似地层。这种地层基本选用土压平衡式盾构机进行施工，主要采用辐条式刀盘，在该种地层施工的盾构机应注意以下几点。

1.成都地铁一号线全断面砂卵石地层 2.深圳地铁三号线软硬不均地层

开口率宜大，驱动扭矩宜大

长距离在较为均匀的全断面砂卵石地层中掘进，与在硬岩中掘进一样，要求在确保刀盘强度和刚度的条件下，开口率尽可能大，刀盘择要有较大的驱动扭矩，特别是在设计上需提高刀具的耐磨性。

澎润土输送能力要高

用澎润土等对渣土进行有效改良，是确保盾构机顺利均衡掘进的前提。该种地层要求盾构机本身要有较大的澎润土输送能力，且澎润土黏度要高、密度要大，已有部分施工单位改用管道向盾构机内输送澎润土，把土压平衡盾构机当作“准泥水盾构机”来使用。故今后在盾构机设计时，应考虑注入设备和相应的输送渠道。

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