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深圳地铁2A标工程论文
【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10～18m，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8～17m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6。4m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
①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。
②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）。
③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，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。
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