成都地铁盾构施工重难点及对盾构机的要求

工的正常掘进速度造成较大影响。 部分标段因始发井场地狭小，可
利用空间小，渣土坑及管片场地相对 不足，经详细规划布置，个别标段的 渣土坑容量仅为752m3（12环左右出土 量），管片场地容量15环左右，渣土和 管片容量太小，无法满足两台盾构同时 掘进，两台盾构机相互制约，严重影响 施工工期。
线路设计
成都地铁盾构区间线路设计一般 最小曲线半径为300mm，线间距在 12~16m，线路轨面埋深12~26m，坡 度2‰~35‰。
砂卵石地层掘进时盾构刀盘、刀 具的磨损问题
砂卵石地层对刀盘、刀具的磨损 非常强烈，不仅表现在刀盘转动切削 时，而且切削下来的卵石碴土对刀盘 和刀具还会产生二次磨损和冲击，使 得刀盘盘体和刀具很易损坏，根据1、 2号线部分单位的施工经验，刀具一般 150～200m就需要更换一次，刀盘在 出洞后磨损较为严重。所以，对刀盘和 刀具采取必要的耐磨保护和科学合理的 设计布置至关重要，而且，要满足长距 离掘进的要求，尽量减少换刀次数。
砂卵石地层盾构欠压掘进问题
因成都地铁砂卵石地层中细颗粒 含量少，透气性好，盾构机土仓压力的 建立相对较难，而且经常发生欠压掘进 的情况，这时就易产生较大沉降，严重 时，掌子面特别是拱顶将发生坍塌；而 且，由于刀盘掘进时常常扰动地层发生 超挖现象，此时同步注浆又不能补充， 因而极易形成空洞，即便当时不会发生 沉降，但盾构过后地面会陆续发生沉 降，1号线、2号线在隧道已修建好一年 多的时间里还在发生此种情况。
施工环境
线路大部分均在繁华的城市中穿 过，而且主要沿市政道路下行进，因而 要穿越普通房屋、商场、酒店、加油 站、停车场、河流、铁路、公路隧道、 军事设施等，具有极高的风险。
盾构区间需要穿过的房屋许多为 上世纪80年代以前、甚至更早修建的砖 混结构民房，多为一层或者多层建筑， 基础结构稳定性差，许多房屋受5.12大 地震影响结构已早破坏，有的房屋墙壁 也已开裂严重，给盾构的安全施工带来 很大隐患。
地层中还有全风化、强风化、中 风化泥岩，这些泥岩均属于膨胀岩，具 有遇水软化、崩解，失水开裂、收缩的 特点，其单轴抗压强度约3~10MPa.
水文状况
砂卵石地层为地下水主要含水 层，地下水以潜水赋存期间，地下水位 埋深3~8m，渗透系数为15~22m/d， 为强透水层，富水性好；基岩裂隙水主 要赋存在岩石强风化带中，强风化泥岩
隧道设计为单园盾构区间，衬 砌管片外径为D6000mm，内径为 D5400mm,宽度为1200mm,错缝拼装， 为3+2+1结构，即3个标准块、2个邻 接块、1个封顶快，弯螺栓连接；纵 向螺栓分度36度，曲线环每环楔形量 38mm。
工程重难点分析
砂卵石地层掘进时盾构主驱动扭 矩问题
因成都地铁中密、密实卵石层中 〈3-8〉细颗粒成分含量少，碴土的摩 擦阻力大，刀盘需要较大的搅拌力矩， 一般约为4000～5000kNm，在盾构掘 进时，土仓一旦建立压力，则刀盘扭矩 急剧增大，据1号线、2号线施工经验， 所需额定扭矩最好一般在6000kNm以 上，脱困扭矩在7000kNm以上。因 此，对于成都地铁所需盾构机，必须充 分考虑主驱动扭矩问题。
地质水文特点
工程地质
成都地铁地质情况极为复杂，包 括人工填土、粉质粘土、粉土、细砂土 层、卵石土层及泥岩地层等，但主要穿 越砂卵石、泥岩及二者混合的地层，砂 卵石地层中卵石含量高达50%~85%， 粒径以20~80mm为主，部分粒径大于 100mm，最大粒径达180mm，砂卵石 地层有松散体、稍密、中密和密实之 分；卵石、砾石以岩浆岩、变质岩组 成，填充物为中细砂、随机分布在透 明体砂层，均匀性差、自稳能力差； 砂卵石地层中还局部散步着粒径超过 500mm的高强度漂石，卵石和漂石单 轴抗压强度达55~165MPa。
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成都地铁盾构施工重难点分析及对盾
构机的要求
文/倪平利
成都地铁工程地质情况具有与国内其 它城市地质迥然不同的特点，主要 以砂卵石、泥岩以及二者混合的地层为 主，且地下水丰富，因而正确分析盾构施 工中的重点和难点，提出对盾构机的针 对性要求及设计非常必要，笔者通过对成 都地铁1号线、2号线施工情况的详细了 解，并结合已开工的4号线的地质水文及 周边建筑物的环境状况，形成此文。
盾构土仓、螺旋机的磨损和卡机 问题
砂卵石地层掘进时，卵石碴土不 仅会对刀盘刀具产生磨损，而且对土 仓、螺旋机的磨损都很严重，并且，由 于切削下来的卵石大小不一、形状各 异，且会在螺旋机内大量堆积，因而很 容易卡住螺旋机，致使螺旋机无法顺利 出土，严重时还会发生断轴现象。
裂隙发育，基岩岩性为泥岩，岩石透水 性、富水性均较差；地下水对混凝土结 构无腐蚀性，对钢筋混凝土中钢筋无腐 蚀性，但对钢结构有弱腐蚀性。
根据区域水文地质资料，成都地 区丰水期一般出现在7、8、9月份，枯 水期12、1、2月份，以8月份地下水位 埋藏最浅，其余月份为平水期；洪水期 最高水位埋深2.5m，水位年变化幅度 一般在1.5～2m之间；线路旁边常有建 筑施工降水影响，引起区间地下水位下 降至6.2～8.0m。
盾构穿越区间，其上埋设有较多 管线，尤其是在十字路口处，管线尤其 居多，主要有自来水管、污水管、雨水 管、煤气管、电力、通信电缆、光纤、 交警信号线等，纵横交错，星罗棋布， 给盾构施工产生影响。
部分标段因场地狭小且不规则， 始发井尺寸小，长度Hale Waihona Puke Baidu足，导致盾构机 无法一次全部下井，只能进行分体始 发，期间只能采用小碴斗进行出土，井 下管片运输时间也耗时较长，对盾构施
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据分析，目前在国内同等型号 规格、且配置相对较高的盾构机为在 华南地区采用的盾构机，其一般主轴 承设计均为2.6m，实现的额定扭矩为 4500kNm，脱困扭矩为5300kNm，所 以很难适应于成都地铁的施工要求，因 此，从这点考虑，成都地铁所需盾构机 最好采用3.0m以上的主轴承，再配备 相应的配置，方能满足扭矩要求。