摘要：本文概要介紹了重慶地鐵復合地層盾構掘進施工技術及施工工序。通過對方案的具體實施以及對施工時一系列過程的闡述。讓讀者對重慶地區復合地層盾構施工技術有一定的了解，對從事重慶地區盾構施工的技術人員有一定的參考作用。

　　關鍵詞：復合地層,盾構,掘進,施工技術

　　1.工程概況

　　1.1工程范圍

　　本工程共分2個區間，即茶園站～邱家灣站區間和邱家灣站～長生橋站區間。分為左右線施工，其中設有茶園站后盾構始發井及礦山法暗挖段隧道始發段和黑溝橋明挖段，其余為盾構隧道，區間總長度為4964.688m單線延米，其中盾構區間長4455.688單線延米，礦山法暗挖隧道長312單線延米，黑溝橋明挖段隧道長197單線延米，豎井4座，盾構端頭加固工程12個，聯絡通道9座。

　　1.2盾構區間設計概況

　　本工程段線路共有2組平面曲線，茶園站～邱家灣站區間有1組，曲線半徑為3000m;邱家灣站～長生橋站區間有1組，曲線半徑為600m，區間左右線間距10～13m。

　　盾構從茶園站后礦山法區間隧道始發向大里程方向推進，線路縱斷面為單面坡(下坡)，茶園站～邱家灣站區間最大坡度28‰，最小坡度2.0‰，隧道頂部覆土厚度6～14m。邱家灣站～長生橋站區間線路最大坡度為22.1‰，最小坡度2.0‰，隧道頂部覆土厚度12～22m。

　　隧道為圓形斷面隧道, 盾構機掘進斷面6.28m, 采用單層預制混凝土管片襯砌,盾構隧道襯砌管片外徑6.0米，厚0.3米，環寬1.5米，采用3+2+1管片錯縫拼裝，轉彎環管片楔形量為38毫米,防水采用遇水膨脹型止水條。

　　管片采用鋼筋混凝土預制管片, 采用模具成型。混凝土強度為C50、抗滲等級為S12。管片端面外側設有高彈性止水條, 管片之間連接采用螺栓聯結。每環縱向10根，環向12根。管片外側空隙厚度140mm，采用砂漿充填。

　　1.3水文地質條件

　　本標段區間隧道所穿過的地層起伏大, 圍巖變化多, 巖層多為砂巖及砂質泥巖交互。按業主提供的巖土工程勘察報告統計, 隧道穿越的各類巖層情況為: Ⅲ類圍巖657m, Ⅳ類圍巖1275m, Ⅴ類圍巖1228m, Ⅵ類圍巖1186m,回填土類617。根據招標設計及補充地質勘察資料, 區間隧道通過的最硬巖層單軸極限抗壓強度為77.3MPa。

　　2.復合地層盾構掘進

　　盾構在軟硬不均地段的掘進：

　　2.1盾構在軟硬不均地段施工情況簡介

　　本工程掘進所經過巖層主要以砂巖、砂質泥巖為主，局部存在素填土。盾構在軟硬不均地段施工時，由于抗壓強度變化范圍較大，裂隙較為發育，因此容易造成刀盤刀具的非正常損壞，也會導致盾構掘進時姿態變化較大，所以在此類地層掘進時避免刀具的非正常損壞和保持盾構姿態正確為施工的重點。采用手動模式操縱比較合適，主要通過控制推進速度的大小來限定推力和扭矩的最大值為控制原則，以此確保正常推進作業。

　　2.2主要施工措施

　　1)地質調查

　　在施工前進行了詳細的補充地質勘探，基本查明了隧道范圍內的地質情況：

　　① 軟硬不均地段的硬巖分布位置和占開挖面積，軟土的類別和相應參數;

　　② 硬巖的侵入隧道的高度和走勢;

　　③ 硬巖的風化狀況、裂隙發育情況、強度和整體性;

　　④ 是否有其它硬質夾雜體存在;

　　⑤ 軟硬不均地段的上方覆土類別。

　　2)刀具的選擇

　　① 針對地層軟硬不均的情況，特別是硬巖分布的位置，結合各種刀具的破巖特點，在刀盤面板上裝配不同的刀具。

　　② 為防止在粘性較大軟巖中掘進時形成泥餅，即使在硬巖部位安裝的滾刀中也應安裝適當數量的齒刀或切刀，以利于渣土及時順利地流入土倉中。考慮到在硬巖掘進時破碎下來的巖石可能撞壞切刀、刮刀，在刀具的布置上作了以下的考慮：把切刀、刮刀背向布置，并拉近兩刮刀、切刀之間的距離，在硬巖雙向掘進時能夠對切刀和刮刀有一定的保護作用。

　　③ 在軟硬不均地層掘進時，硬巖部位安裝滾刀。盾構采用滾刀進行破巖，其破巖形式屬于滾壓破碎巖石。滾壓破碎巖是一種破碎量大、速度快的機械破巖方法，其特點是靠工具滾動產生沖擊壓碎和剪切碾碎的作用達到破碎巖石的目的。針對于硬巖的強度和整體性、掘進距離、含砂量等特點，確定需要安裝滾刀的位置、超前量、數量、類型。根據有關資料的介紹，滾刀超前量在120～180mm為宜。

　　④ 滾刀的刀圈和刀座的材質以及其連接的形式、工藝、輕緊配合程度等是滾刀能否勝任掘進軟硬不均的關鍵。應根據硬巖分布的位置、所占刀盤的面積、巖石強度和整體性等慎重考慮和選擇。為防止硬石塊卡在雙刃滾刀兩個刀刃之間，使滾刀不能正常工作或偏磨，應正常選擇雙刃之間的間距和刀刃的形狀。

　　3)掘進參數的選擇

　　① 掘進推力一般不超過1000～1500t。

　　② 在軟硬不均地層中掘進時，刀盤轉速不能快，最好是慢慢勻速的向前磨。根據經驗，刀盤轉速在1.3～1.9rpm為宜。

　　③ 碴土管理

　　A 在軟硬不均地層中，土倉壓力應根據軟土的埋深和相關物理參數等決定施工中應保持的土倉壓力。

　　但在軟硬不均地段中掘進時，掘進速度較慢扭矩較大，保持真正的壓平衡比較困難，可以采取氣壓平衡模式掘進。

　　B 一般每環出碴量不能大于5車(≤65m3)。

　　C 結合軟硬不均的特點，掘進過程中加強碴土改良;當巖碴和易性較差，影響螺旋輸送機出土時，可用盾構上配置的泥土注入設備向土倉中注泥土，改善巖碴的和易性。

　　④ 在軟硬不均地段施工時，及時根據ZED測量系統的測量成果，確定盾構姿態的變化量，并根據姿態的變化情況調節五組油缸的推力，保證盾構盡量擬合設計線路掘進。

　　⑤ 在施工中做好對地表建筑物的監測工作，并及時反饋測量成果到掘進作業班組，調整掘進參數到合理值，做到合理化施工。

　　4)同步注漿

　　軟硬不均地段掘進速度一般非常慢，同步注漿帶來了困難。會因不及時的進行同步注漿造成地表沉降不易控制。注漿采用凝結速度快、結石率高的漿液。同時注漿量不少于6m3。在堅持同步注漿的同時，根據需要及時的對脫出盾尾的管片進行補強注雙液漿，防止管片上浮。

　　2.3盾構在斷層地帶的掘進施工措施

　　盾構掘進過程中可能遇到斷層破碎帶，在斷層破碎帶處施工采取的措施如下：

　　⑴在掘進過程中盡可能采用“小推力、低速度、小扭矩”的土壓平衡模式掘進，最大程度地減小對斷層地帶的影響;

　　⑵做好斷層破碎帶的位置預測，在到達前進行管片后補充注漿，掘進過程中做好同步注漿作業，選擇快凝性的漿液;

　　⑶做好斷層破碎帶處的防噴涌工作，必要時向土倉和螺旋輸送機內注入膨潤土形成土塞，改良碴土;

　　⑷掘進過程中，安排專人對掘進參數和地層變化加強觀測和記錄。

　　盾構在可能含瓦斯地段的掘進施工措施：

　　⑴盾構配置氣體監測裝置，時刻監測隧洞內的可燃氣體，達標時報警，禁止明火，加強通風;

　　⑵盾構上由于設備多，易出現通風不暢情況，利用盾構上的二次通風機并在必要時安排局部扇風機進行通風，確保在有瓦斯溢出時可及時稀釋。

　　⑶若需帶壓進倉檢查，避開可能含瓦斯地層段，無法避開時，打開倉門前洞內禁止明火，打開倉門后及時進行可燃氣體檢測，并根據檢測結果，需要時加強隧洞和局部通風。

　　3.結論與建議

　　⑴重慶地區的盾構隧道與水工盾構隧道、公路盾構隧道比具有較多的特殊性，尤其是軟弱地段的盾構隧道掘進技術尤為重要。結合重慶軌道交通盾構隧道的掘進問題，隧道管片的手孔封堵與管片局部缺陷修補應當進一步研究。

　　⑵在硬巖段掘進過程中監測刀具磨損特別是邊滾刀的磨損尤其重要，根據重慶地區施工經驗，邊滾到切削巖體輪廓線僅比盾體放大1.5cm，如果刀具磨損后未能及時更換刀具，將在巖體中發生卡盾的現象。

　　⑶復合地層中泥巖含量較多且黏粉粒含量高的巖石地層同樣會發生“泥餅”現象，相對于硬巖或軟土地層盾構來講，此種情況更難處理，因此在盾構設計中應采取針對性措施，確保刀盤、刀具的正常工作，特別是在上軟下硬地層中，該矛盾更為突出。