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1、深圳地铁2A标工程【摘 要】 文章叙述了深圳地铁2A标工程(购物公园站香蜜湖站和罗湖国贸两条区间隧道)施工中的难点与对策，所采取的一些施工方法和技术措施，可作为在南方复合地层中盾构掘进施工的借鉴。 【关键词】 地铁 复合地层 盾构推进 环境保护 一、工程概况 深圳地铁2A标工程包括购物公园站香蜜湖站和罗湖国贸两条区间隧道，总延长约4300m；隧道外径6000mm，内径5400mm，每环由6块管片拼装而成，环宽1200mm。 1. 购物公园站香蜜湖站 购物公园香蜜湖区隧道全长约1600m，沿线穿越的重要建(构)筑物有电缆隧道、新洲河、高尔夫球场、别墅群、深南大道和东座酒家等，隧道覆土1018m，
2、沿线所穿越的地层有砾质粘性土、全强风化花岗岩和高强度球状中微风化花岗岩，工程所处区域地下水主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，水源补给源为大气降水。 2. 罗湖站国贸站 罗湖国贸区间隧道地处深圳市繁华闹市区，全长606m，覆土817m不等，整条隧道均位于人民南路下，地表建(构)筑物有需重点保护的罗雨干渠、天桥桩基、上水管和煤气管等，其中尤以3m(高)14m(宽)的罗雨干渠和盾构出洞口的天桥桩基对盾构掘进施工影响很大。 该区间地质构造复杂，断裂带较多，隧道断面内存在多种软硬不同的岩土(从洪积层至风化岩层)，且沿轴线方向隧道断面内的地层有明显变化；该区间隧道所处地层富含地下水，且地下水多为动态水(流
3、动水)，渗透性和补给性强，地下水与深圳水库和深圳河相通。 二、施工技术难点及对策 2台盾构分别于2001年6月6日和7月8日从购物公园站始发，至2003年7月16日和8月10日相继完成2条区间隧道的掘进任务。由于地质环境的复杂性和盾构本身存在的局限性等原因，因此，在盾构推进过程中难点不少。 1. 购物公园站香蜜湖站区间隧道施工 (1)沿线建(构)筑物保护 根据南方地层普遍自立性较好的特点(即能自稳一定时间)，在施工中以实施信息化施工为指导原则，同时对各施工参数进行优化，实施动态施工管理，使沿线的电缆隧道、新洲河、高尔夫球场、别墅群、深南大道和东座酒家等重要建(构)筑物得到保护。 (2)盾构在复
4、杂地层中施工 当2台盾构成功穿越高尔夫球场和别墅群后，先后遇到球状风化岩，其中1盾构(左线)所遇地层为强风化岩层(自立性强、球状风化岩较少)，开仓人工凿除10块球状风化岩后恢复正常掘进，并顺利抵达香蜜湖站；而2(右线)盾构遇到的球状风化岩，分布在150m长的掘进范围内，由于距离长、球状风化岩数量多且部分区域隧道上方紧邻残积土，故不具备采用开仓人工凿除球状风化岩的条件，且工期上也不允许。经过反复商讨，最终确定采用矿山法处理球状风化岩，并形成初衬隧洞，然后盾构穿越初衬隧洞并拼装管片形成最终隧道。 初衬隧洞是采用传统的超前小导管注浆、台阶法挖土、光面法爆破处理岩石和网喷支护工艺来施工的；矿山法初衬隧
5、洞必须根据线路特点和盾构的外形尺寸以及施工需求进行设计，本初衬隧洞设计成断面尺寸为直径的圆形断面。经优化比选，确定采用混凝土导台进行导向，用粗砾砂和浆液进行同步充填建筑空隙并稳定已成型隧道，在接口处管片上安装双道止水条加强防水，同时进行二次补压浆，增强该段隧道的永久防水性。 2. 罗湖站国贸站区间隧道施工 (1)沿线建(构)筑物保护 天桥桩基的处理 在盾构工作井处有一人行天桥的下行梯道，该梯道采用桩基承重，桩基为直径550mm的空心钢筋混凝土管桩，管桩离洞门只有3m左右，且均处于隧道断面内，为保证盾构安全出洞，除在原有洞门外设置纤维钢筋混凝土围护桩外，还对洞口外土体进行了旋喷加固。为保证施工安
6、全，故在盾构的刀盘上配置了一定数量的滚刀，由滚刀直接切削低标号围护桩纤维钢筋混凝土和天桥桩基，同时实行开仓人工割除桩基钢筋，最终确保了2台盾构的顺利出洞。 罗雨干渠的保护 罗雨干渠是深圳市罗湖区最重要的市政排水枢纽管道，为确保其运行安全，除在盾构推进施工方面采取严密的控制措施(如出土控制、同步注浆、盾构姿态控制等)外，还制定了专门的监测方案(监测内容包括地表沉降、罗雨干渠顶部沉降、土体分层沉降和测斜等)和应急预案(主要是实行巡视制度、预先做好跟踪注浆或回填的准备工作、跟踪做好交通疏解和维护工作等)。 对于上水管、煤气管等管线采用常规的开挖暴露、直接监测和悬吊保护方案，在做好交通维护的前提下，与
7、交警部门协调，及时修复受损路面。 (2)盾构在复杂地层中施工 由于罗湖国贸区间隧道所处地层富含水、地层种类多、地层变化快、地质构造复杂，而由此带来的最大难点是刀具磨损快，需频繁更换刀具，而在这种复杂地层中直接开仓换刀不具备条件；要实施地层加固也较困难。 通过超前定点预加固(旋喷加固)，为盾构的定点换刀创造了有利条件，同时也缩短了施工工期。在本工程中，左线隧道共实施了3处超前的预加固，右线隧道因地质情况优于左线隧道，故实施了1处超前预加固，在各加固点都顺利地实施了刀具的更换。 三、施工技术小结 1. 在南方地铁工程施工中，隧道断面内的地层普遍存在“上软下硬”的现象，由于盾构正面岩土强度差异较大，
8、因而在同样的推力作用下，土体所产生的压缩变形就不同，从而导致盾构在掘进时所受到的反作用力分布不均，姿态难以控制。 通过施工实践，我们认为采取以下措施可以较好地控制盾构的姿态。 (1)适当降低总推力，减小盾构掘进速度； (2)根据盾构行程千斤顶所反馈的信息变化，随时调整千斤顶编组和各区域油压； (3)充分利用铰接千斤顶的纠偏作用，根据不同状况及时对各组铰接千斤顶进行行程调整； (4)根据不同情况，选择不同型号管片进行拼装，同时兼顾管片与盾壳间的空隙变化情况，做到通过盾构后方着力点的导向变化来影响盾构的掘进方向； (5)通过改变注浆部位、注浆量和注浆时间、步骤，使得盾尾后方成型隧道在盾构推力的反作
9、用下产生一定范围的变形，从而实现成型隧道与盾构相互之间的影响和制约； (6)在偏硬的风化岩地层中，可动用超挖刀来加强纠偏力度，达到纠偏效果。 2. 在南方地铁工程施工中，盾构切削的土壤中含有20%左右的粘粒和矿物质成分，使得粘粒的粘性变强。当土仓内温度较长时间保持在35以上时，就极易形成泥饼(泥饼是指由土颗粒凝聚而成，具有整体性强并有一定强度的土团或土块)，附着在土仓面板、刀盘表面或诸如中心轴承、搅拌棒等物体上，加快刀盘面板和刀具的磨损。泥饼的形成会降低掘进效率，从而导致土仓温度急剧升高；待泥饼形成一定的体积直至完全堵塞外界土体进入螺旋机的通道时，盾构将因出土受阻而无法掘进。 解决泥饼问题的技
10、术措施有： (1)通过加水或加泡沫，对切削下来的土体进行改良，以减小土体的粘性和含水量； (2)施工过程中严格控制温度，一方面可以通过向土仓适当加水降温；另一方面可通过调节冷却系统循环水的温度来提高降温速度；再者可实行停机冷却，待温度降至35以下时再继续推进； (3)加强操作控制和管理，避免误操作，对各施工参数进行优化，防止对土体的过分压缩而促进泥饼的形成；防止人为的集中出土或不均匀出土；防止土体中的固有水份过分流失；防止注浆浆液流入开挖面或土仓内，造成土体固结等； (4)施工过程中根据参数特征，定时或不定时实行洗仓，消除既有泥饼，并防范大的泥饼产生。洗仓时宜采用肥皂水，因其能增加土体和易性及
11、减小土颗粒之间的凝聚力；加水量应严格控制，若加水量过大则会污染工作面，而加水量过小又会加剧泥饼的形成；洗仓要经过若干次循环，既能消除泥饼，又不会对正面土体造成大的扰动或破坏。 3. 在本工程中，隧道的绝大部分处于砾质粘性土和风化岩层中，由于这些地层中均含有大量的砂砾质成份，故要求刀具必须具有良好的耐磨性，本工程所选用的刀具均在其表面堆焊了硬质合金，以增强其耐磨性，此外在刀盘上布置了周边滚刀、先行刀(亦称撕裂刀)和割刀三种主要刀具(保护刀、超挖刀除外)，针对不同的岩土，以提高刀具的破土效率和使用寿命。正确、规范操作盾构，对刀具的使用寿命亦有相当大的影响，特别是在地质情况比较特殊或地质发生突变的情
12、况下，盾构司机应能及时调整操作方法和相关施工参数，使盾构的运作处于平稳、良性状态，保证各运行参数在盾构本身允许的范围内合理波动。根据实践经验，施工中应特别注意刀盘扭矩、刀盘转速、油温和出土土温、掘进速度等施工参数的变化，并随时进行调整，保证各参数处于正常范围并使之相匹配。 4. 在购物公园站香蜜湖站区间隧道施工中，采用矿山法处理球状风化岩，并形成初衬隧洞，然后盾构穿越初衬隧洞并拼装管片形成最终隧道，在国内则是首例。 5. 施工效果 通过及时、动态地掌握信息，对施工进行指导，使罗雨干渠主体结构沉降均控制在10mm以内，保证了罗雨干渠的正常使用和运行安全；购物公园站香蜜湖站区间隧道沿线的建(构)筑物变形均控制在合同和有关规范的允许范围内，其中电缆隧道、别墅群和东座酒家的沉降均控制在1cm左右，其它沿线地表沉降亦控制在3cm以内。 本文提到的一些施工方法和技术措施，可作为在南方复合地层中进行盾构掘进施工的借鉴，但我们的认识还存在诸多不足之处，望各位专家多提宝贵意见。
