佟 岩
中铁十二局集团有限公司 山西太原 030024
摘要：随着城市建设的高速发展，盾构技术在城市轨道交通建设等领域得到广泛应用，盾构机选型是优质、安全、快速建成盾构隧道的关键工作之一。本文根据北京地铁施工的特点,以北京地铁7号线百子湾至化工站隧道区间为例，对富水污染地层盾构选型进行了阐述，简要分析了盾构选型原则、依据和适用性。
关键词：盾构技术、选型、关键工作、富水污染地层
1 工程概况
百子湾站～化工站隧道区间东西走向，西起北京西四环外广渠路南侧的地铁7号线百子湾站，线路出站后以350m半径曲线斜穿广华新城（原化工二厂）建设地块后转向南，止于广华新城东侧的地铁7号线化工站。右线区间设计起止里程：右K16+085.837～右K16+807.600,区间长度721.763m；左线区间起止里程：左K16+149.998～左K16+807.600，区间长度687.566m（长链29.964m）。区间覆土8.4～10.0m，区间为两端底中间高的“人”字坡，采用泥水盾构法施工。区间中部右K16+257.000处设置一处联络通道。
根据隧道所穿越富水污染地层的特点，本工程选用1台日本三菱公司生产的Φ6280mm泥水平衡式盾构机。
2 盾构机选型原则
盾构机主要遵照以下原则进行选型：
（1）盾构机机型和功能必须满足本工程人员安全、线路条件、工期、施工条件和环境等要求。
（2）盾构机按本工程的地质条件，进行有针对性的设计生产，要求其性能与本工程内的工程地质、水文地质条件相适应。
（3）选用的盾构机应具有良好的性能和可靠性。
（4）类似地质、施工条件下盾构选型、施工实例及其效果。
3 选型依据
盾构机选型的依据主要为开挖面土质、地下水位、障碍物、设计线路、隧道长度、工期要求、环境保护、经济性等。
（1）土壤类型：
区间隧道范围地层主要为粉细砂③—3、④—3、粉土③地层，局部为⑤圆砾地层，均属软弱地层。具体地层所占比例见下图4-1：
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（2）隧道条件
① 隧道长度：
隧道长度：百子湾站～化工站区间左线长度为687.566m，右线长度为721.763m；
② 左右线间距：盾构区间左右线间距在12.65m；
③ 隧道覆土厚度：约8.4～10.0m；
④ 平面最小转弯半径350m，最大坡度为6.077‰；
（3）工作条件
① 超载（指地面除覆土外，其他负载引起的，例如房屋等）：6t/m
② 温度（地面环境）：－10℃～+60℃
③ 最高相对湿度（隧道内）：100％
（4）电力供给
动力电源：电压10kV，容量2500kVA，三相50Hz；电压10kV，容量1000kVA，三相50Hz，两套供电系统供应盾构施工。
4 盾构机对本地层的适用性
本工程盾构机在富水地层中掘进，地层渗透系数大，透水性强，既要防止地面沉降坍塌，又要防止盾尾泄漏。泥水平衡式盾构机具有完善的泥水平衡掘进的功能，通过全自动控制装置，保证土仓内泥浆压力稳定。在整个开挖面、拱顶及筒体外部的空隙处都充满泥浆。因此，即使在软土地层，泥水平衡式盾构不但能保证开挖面的稳定，还能大大降低地层沉降。而且三菱泥水平衡式盾构机的密封仓内设置气压缓冲室，可以有效维持切口水压的波动，确保土体稳定。
为了更好的适应在软弱地层中掘进，盾构机还具有以下特点：
① 盾构主体在带压状态下具有足够的防水密封性能；
② 具备功能完善可靠的人仓设计；
③ 具备同步注浆系统和二次补浆系统，以防止浆液流失；
④ 配置了三道盾尾密封，可防止地下水进入筒体；
⑤ 为防止超挖造成掌子面坍塌，盾构设置了表观密度计，并具备低限报警功能。
盾构机具备开挖系统、送排泥系统、管片安装系统、背填注浆系统和双液浆系统、动力系统、控制系统、测量导向系统、密封注脂系统等基本功能。
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弱地层以及渗透系数较高的地层的沉降控制方面，泥水平衡式盾构机较土压平衡式盾构机更有优势。
5 结语
本文仅对北京地铁7号线百子湾至化工站隧道区间盾构机选型进行了阐述，简要分析了盾构选型原则、依据和适用性,尚有许多问题需要进一步研究。根据不同的项目特点，选择适用的盾构机不仅可以降低盾构设备采购费用和整个工程的造价,还会直接影响到盾构施工的成败,因此对盾构机的选型做更深入的研究是很有必要的。
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