欧阳凯
中铁上海工程局集团有限公司城市轨道交通工程分公司 上海市
201906
摘要：现如今，我国城市建设在不断加快，为加快城市现代化发展进程，缓解城市交通出行矛盾，政府持续加大了对城市地铁轨道工程的建设力度，并取得了显著成果。但是，在地铁工程建设期间，由于城市区域人口密集、空间拥挤，并不适于采取明挖、暗挖或人工挖掘等工法，而盾构法在地铁工程中展现出了广阔的应用前景。其中，盾构机选型与施工组织是隧道盾构施工的关键，直接影响工程施工质量及效率。因此，文章对地铁施工中的盾构机选型及施工组织问题进行探讨，以供参考。
关键词：地铁施工；盾构机；选型；施工方案
引言
暗挖隧道在地铁工程中占据较大比重，其中盾构法是关键的施工方法，具备效率高、扰动小、稳定性优良等多重特点。盾构机是实现隧道安全施工作业的关键设备，作为大型机械，科学的选型方案直接影响到施工质量，甚至与现场安全状况挂钩。
1工程简介
本标段位于贵阳市花溪区，包含三个盾构区间，线路沿清溪路敷设，南北走向，起止里程ZDK7+490.335～ZDK10+562.185,分别为花溪南站～明珠大道站（571m）、桃花寨站～花溪南站(951)m、桐木岭站～桃花寨站（1149m），单线全场约2.67公里，拟采用两台盾构机投入施工。
2区间地质水文情况
2.1桃花区间
隧道覆土厚度16.2～35.2m，线路呈v字坡，最大坡度27.678‰，涉及土层<1>人工杂填土、<4-1-3>黏土、<14-2-3>中风化白云岩层、中风化泥质白云岩。区间主要穿越地层基本为<14-2-3>中风化白云岩层、局部中风化泥质白云岩。<14-2-3>中风化白云岩层饱和单轴抗压强度在28MPa～85MPa，属较硬岩。详勘探明溶洞8个，溶蚀破碎或岩体破碎区总计16处。岩体较完整～较破碎，岩溶中等发育。地下水位在隧道顶板上方，主要为岩溶裂隙水，局部承压性。
2.2桐桃区间
覆土厚度12.5～21.2m，线路呈一字下坡，最大坡度26.411‰，涉及土层<1>人工杂填土、<4-1-3>黏土层、<14-2-3>中风化白云岩层。区间穿越主要为上半部<4-1-3>红黏土层，下部为<14-2-3>中风化白云岩层，即穿越粘性土和中风化基岩软硬岩的复合地层。中风化白云岩饱和单轴抗压强度在32MPa～82MPa，属硬岩。
2.3区间水文地质情况
根据地下水含水空间介质和水理、水动力特征及赋存条件。拟建工程沿线按地下水按不同介质划分类型主要有孔隙水与岩溶水，按埋藏条件分为上层滞水和承压水。现分述如下：（1）孔隙水孔隙水一般分布于场地松散层内，主要在填土层中，水量不大，且随季节性变化很大。（2）岩溶水主要赋存于白云岩和泥质白云岩中，其特点是地下水埋深较浅，地表径流及地下伏流相间分布，局部形成高原湖泊，沟谷等低洼地带埋深相对较浅，山坡部位埋深较深。根据区域水文资料，T1a白云岩和泥质白云岩富水性为中等～丰富。岩溶水主要为大气降雨通过溶孔、溶蚀裂隙、洼地等入渗补给以及地表径流通过洼地、落水洞等由岩溶管道直接集中注入补给。（3）上层滞水上层滞水主要为孔隙水，主要为填土层内的地下水，水量不大，且随季节性变化很大。（4）承压水场地上部分布厚度较大的红粘土，岩溶裂隙水具有一定的承压性，为承压水。承压水位随季节、气候等因素而有所变化，承压水位一般年变幅为1.0m～4.0m。沿线局部红黏土缺失，承压水与上层滞水有水力联系。
3区间沿线管线情况
3.1花～明区间沿线管线情况
区间管线主要包括给水、雨水、燃气、电力、路灯、监控、信息类等，其中重大管线为：花溪大道西侧南北走向直径0.4m的污水管线（管底埋深2.3m~3.0m）和直径0.5m的雨水管线（管底埋深1.9m~2.3m），直径0.4m的雨水管线（管底埋深2.1m~3.0m），其余管线中埋深较大的有直径0.4m和直径0.6m的给水管线（管顶埋深均为2.0m），直径0.4m的燃气管（管顶埋深1.6m~2.0m）和信息类管线（管顶深度0.7m~3.0m）。
3.2桃～花区间沿线管线情况
区间管线主要包括给水、雨水、燃气、电力、路灯、监控、信息类等，其中重大管线为：花溪大道西侧南北走向直径0.4m的污水管线（管底埋深1.8m~4.1m）和直径0.5m的雨水管线（管底埋深1.7m~3.8m），其余管线中埋深较大的有直径0.4m和直径0.6m的给水管线（管顶埋深均为2.0m），直径0.4m的燃气管（管顶埋深1.9m~2.0m）和信息类管线（管顶深度0.7m~2.6m）。
3.3桐～桃区间沿线管线情况
区间管线主要包括给水、雨水、燃气、电力、路灯、监控、信息类等，其中重大管线为：清溪路南北走向直径0.4m的污水管线（管底埋深2.2m~3.4m）[DK7+587~DK7+720.000区段，隧道埋深较小，最浅埋深约为5.5m，与该管线最小净距约为2.3m，施工时需加强监测，并采取有效措施]和直径0.8m的雨水管线（管底埋深2.6m~2.7m），直径0.4m的燃气管线（管底埋深1.2m~2.0m），直径0.4m和0.6m的给水钢制管道（管底埋深2.0m），信息类管线（管顶深度1.7m~2.0m）。
4盾构施工重难点针对性技术措施
4.1上软下硬地层技术措施
（1）设备维护建立健全盾构机点检、巡检制度和强制保养制度，以机电设备部长负责，由机电维修工班实施，提高设备的完好率和利用率，保持盾构机各系统性能处于良好状态。盾构机检修时，对易磨损设备，加焊耐磨层，提高设备抗磨损能力。（2）针对地质情况，优化掘进参数①降低盾构推进速度，推进速度控制在10～15mm/min之间，保持盾构掘进的平稳，防止出现较大的跑偏，也可减小推力和扭矩。②提高刀盘转速，刀盘转速采用1.5rpm左右，减小刀具贯入深度，加大下部岩石破碎度，有利于渣土的流动性改善。
4.2盾构穿越中风化石灰岩全断面硬岩地层施工技术措施
（1）合理选择掘进参数合理的掘进参数对保护刀具、确保盾构顺利推进非常重要。在全断面硬岩中，要采用提高转速、降低推力、减少贯入度的方法进行盾构推进。在硬岩情况下，总推力过大，容易造成刀具过载，发生刀具轴承、刀圈等异常损坏；贯入量过大，容易造成刀具受轴向力增大，发生因密封漏油导致轴承损坏、刀圈移位或断裂等异常损坏。要根据实际地层情况，合理选择总推力，确保刀具不过载。（2）严密监控盾构姿态，谨慎进行盾构纠偏严格控制盾构姿态，避免盾构掘进方向出现大的变化和调整，推进过程中特别要关注掘进姿态和盾尾铰接压力变化，铰接和盾尾应处于正常的浮动状态，掘进中如果盾构总推力，特别是铰接压力和行程有逐步增大的趋势时，应及时分析、调整掘进参数，通过收放铰接油缸调整铰接压力和行程差来控制盾尾姿态，当掘进异常经司机判断刀具出问题时开仓确认刀具磨损量，盾构姿态发生变化需要调整或纠偏时，调整的幅度要适中，每环的纠偏量不要过大，尽量接近理论纠偏值。
结语
盾构施工是地铁工程的关键部分，盾构机是重要施工设备，其具备效率高、稳定性好、成本低等多重优势。盾构法施工中，做好设备的选型是创造高品质工程的重要前提，合理的选型将直接影响到施工效果。根据选择的盾构机设备，形成科学的施工组织方案，最终将盾构施工的各项工作落实到位。
参考文献
[1]罗鸣.地铁施工盾构机选型及施工组织[J].设备管理与维修,2020(14):125-126.
[2]石良滨.地铁施工用盾构机选型及施工组织[J].科学之友,2011(20):98+100.
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