长距离硬岩隧道的盾构施工

长距离硬岩地层的盾构隧道施工

作者：刘文勋

(中铁十五局集团有限公司城交公司广东深圳518131 ) 摘要：深圳地铁3号线3102标段翠竹站～田贝站隧道左线所处地层以硬岩为主，区间以盾构法施工为主，矿山法施工为辅。在总结翠田左线施工经验的同时对盾构长距离穿越硬岩地层的施工方法和经验进行总结：通过合理的配置刀盘刀具、以适宜的掘进模式、选择合理的掘进参数及同步注浆参数、同时加强对刀具的管理，可以很好的解决盾构在长距离硬岩段遇到的难题。

关键词：盾构、长距离、硬岩、刀具

Long-Distance Shield Tunnel

Construction In Hard Rock

Liu Wenxun

(Urban Transport Company Of China Railway 15th Construction Bureau Co. ,

Ltd.Shenzhen 518131, Guangdong, China)

Abstract：The left running tunnel between Cuizhu station and Tianbei station on No. 3 line of Shenzhen Metro is mainly located in hard rock . It`s mainly constructed by shield machine. Mining method, supplemented by the construction. In conlusion, the construction experience of the left line Cui -Tian Shield Tunnel, while the long distance through the Hard Rock experience of construction methods and concluded:Through the rational allocation of the tool cutter,select the appropriate driving mode,select areasonable driving parameters and Grout parameters,while strengthening the management of the tool cutter,can solve hard rock shield in the long-distance Shield Tunnel problems encountered.

K e y w o r d s：S h i e l d L o n g-D i s t a n c e H a r d R o c k T o o l c u t t e r

随着我国城市化进程的加快，城市的地面交通已经越来越难满足人们的出行要求，影响了城市经济的发展。近年来地铁的建设如雨后春笋般出现在各大中城市。目前国内的地铁隧道建设以盾构法为主。盾构在穿越长距离硬岩地层的技术还不完善，珠三角城市的地质比较复杂且以硬岩为主。传统的矿山法已显现了诸多弊端，如果盾构法能在成洞速度上有所突破将很好的解决硬岩隧道施工的难题。

1.工程概况

1.1工程范围

翠田区间隧道自翠竹站东侧端头向北侧左转穿过东门北路北侧住宅小区，到达大头岭南侧，继续向西北左转穿越大头岭，过大头岭后右转延翠竹路北行至田贝站南侧端头。左线区间设范围里程ZDK10+165.970～ZDK11+374.800（含短链16.138m），总长1192.7m。其中ZDK10+165.970～ZDK10+635.000和ZDK11+022.000～ZDK11+374.800为盾构开挖盾构衬砌隧道， ZDK10+635.000～ZDK11+022.000为矿山法开挖盾构衬砌隧道。

1.2工程地质

翠竹站至田贝站区间左线隧道洞身穿越地层统计从上图可以很清晰的认识翠田左线盾构穿越地层的地质组成状况。

<11-1>全风化花岗片麻岩（Zyk）

褐黄、灰黄色为主，夹杂灰黑、灰白等色，岩石完全风化，岩心呈硬塑～坚硬土柱状。根据室内试验，物理力学指标平均值ρ=1.94g/cm3，w=24.78%，e=0.74，ＩL=0.38，a0.1-0.2=0.38MPa-1，Es0.1-0.2=4.53MPa ，天然快剪标准值c=19.2kPa，φ=19.45°。根据原位测试，标准贯入试验N=30～50击/30cm，平均击数N=41.1击/30cm。该层埋深1.2～22.8m，层状分布于残积土层下。

<11-1-2>全风化花岗片麻岩（Zyk）

褐黄、褐灰、灰绿等色，岩石完全风化，岩心呈坚硬土柱状，局部夹强风化岩块，手捏及散。合金钻进。根据原位测试，标准贯入试验平均击数N=61.7击/30cm。钻探揭示该层埋深6.6～28.4m，层状分布，局部尖灭。

<11-2>强风化花岗片麻岩（Zyk）

褐黄色，灰褐色，棕灰色等，岩石风化强烈，裂隙很发育，原岩结构清晰可见，岩芯呈半岩半土状、碎块状，岩块手可折断。风化不均匀，局部夹中等岩块，岩块手折不断。根据室内点荷载试验，Is(50)=0.65～1.61Mpa（单轴饱和抗压强度Rc=17.7～33.7Mpa）。钻探揭示该层埋深5.3～38.2m，不连续分布。

<11-3>中等风化花岗片麻岩（Zyk）

灰褐、浅灰、青灰色，片麻构造。岩石裂隙发育，裂隙面有铁质浸染，岩芯呈块状、短柱状，岩石矿物成分主要为长石、石英、云母，岩块断面较新鲜，锤击声较脆。根据室内点荷载试验，Is(50)=0.49～4.09MPa，换算成单轴饱和抗压强度Rc=14.35～68.00MPa；饱和抗压强度fr=25.0～72.2MPa，天然抗压强度fr=35.9～81.4MPa。钻探揭示埋深7.1～46.1m。岩石坚硬，金钢石钻进。

<11-4>微风化花岗片麻岩（Zyk）

深灰色、青灰色，片麻状构造，岩石致密、坚硬，局部裂隙较发育。岩芯多呈柱状，少量块状，断面新鲜，锤击声脆，金钢石钻进。根据室内点荷载试验，Is(50)=1.78～4.59MPa，换算成单轴饱和抗压强度Rc=37.61～73.65MPa；饱和抗压强度fr=27.6～127.1MPa，天然抗压强度fc=21.4～103.6MPa，抗拉强度Rt=9.7 MPa。岩石致密坚硬，金钢石钻进。

在实际施工中局部发现单轴饱和抗压强度为137MPa的岩石，鉴于该地层的复杂性，对刀盘的配置和刀具提出了更高的要求。在实际施工中科学的配置刀盘；选择耐磨性能高的刀具；掘进中加大对刀具的检查；合理的安排更换刀具将有效的提高掘进速度。