成都地铁3号线富水砂卵石地层盾构机选型探讨与建议.pdf

成都地铁3号线富水砂卵石地层盾构机选型探讨与建议 王子利 （中铁隧道股份有限公司成都地铁 号线项目部 四川成都） 3 摘 要： 本文结合成都地铁3 号线盾构区间穿越富水砂卵石、泥岩、泥岩与砂卵石混合地层等特殊而复 杂的工程水文地质，在借鉴类似地层盾构施工经验和教训的基础上，提出成都地铁3 号线BT 项目盾构机 选型的基本原则，探讨了适应于成都地铁BT 项目富水砂卵石地层盾构机配置的技术参数、基本要求和建 议。从盾构整机、刀盘及刀具设计、旋转接头、主驱动系统、螺旋输送机、管片安装系统、推进系统、 绞接系统、注浆系统、泡沫系统等其它方面对盾构机进行了系统的参数配制说明和要求，供成都地铁 3 号线及类似项目进行盾构选型配置参考。 关键词：成都地铁3 号线；富水砂卵石地层；盾构适应性；盾构选型 中图分类号： U455.43 文献标识码： A 文章编号： 1 前言 成都地铁3 号线由中国中铁股份有限公司采取BT 模式组织实施，其中一期工程线路全 长20.359km，全为地下线，设17 座车站和17.5 个区间，平均站间距1.227km，车站全为 地下车站。区间隧道线路环境及设计条件复杂，特殊地段主要有2 次下穿既有铁路、7 次下 穿市政河流、10 次下穿市政立交、2 次下穿市政隧道工程及多次穿越市政房屋建筑等复杂环 境。区间隧道主要穿越（2-6）卵石土层，线路南段及中段部分地段穿越（4-3）含卵石粘土 层，北段部分地段穿越（5-1）全风化泥岩、不良地质弱膨胀性泥岩，裂隙发育。地下孔隙 水主要附存与砂卵石土层中，属强透水层，富水性好。盾构区间根据工筹，共计安排14 台 盾构机组织施工。鉴于成都地铁3 号线盾构穿越富水砂卵石、泥岩、泥岩与砂卵石混合地层 等特殊而复杂的工程水文地质，针对性地分析了施工现场存在的主要风险因素，在借鉴成都 地铁1、2号线和类似地层盾构施工经验和教训的基础上，对成都地铁3 号线BT 项目的盾 构选型配置提出探讨意见和建议，供盾构选型参考。 2 成都富水砂卵石地质主要特点 （1）盾构区间隧道穿越地层地质情况复杂，主要为砂卵石、泥岩以及砂卵石和泥岩的 混合地层； （2）砂卵石地层卵石含量高达50~85%，卵石成分主要为中等风化的岩浆岩与变质岩， 卵石和漂石单轴抗压强度高，部分达 55～165MPa，卵石粒径以20~80mm 为主，局部 80~120mm，区域内发现含有粒径超过500mm 的高强度漂石。卵石级配差，细颗粒含量少； （3）全风化、强风化、中风化泥岩等属于膨胀（土）岩，具有遇水软化、崩解； （4）地下水基本赋存于砂卵石层中，含水层总厚度19.2~23.8m，渗透系数12.53~27.4 m/d，枯水期地下水位埋深3~5 m，丰水期2~4 m。水位均位于隧道顶板以上，属强透水层， 富水性好。 3 成都地铁盾构施工的主要重难点 成都复杂地层盾构施工主要重难点有：（1）砂卵石地层掘进土仓建压掘进对主驱动扭矩 要求高；（2）砂卵石地层掘进刀盘、刀具和螺旋机磨损快；（3）砂卵石地层施工中换刀困难； （4）渣土改良要求高，地表沉降控制难；（5）强透水地层可能会发生喷涌；（6）在复合地 层易结泥饼；（7）砂卵石地层小曲线施工盾构转向困难等。 4 盾构选型配置总体原则 4.1 适应性原则 盾构配置以成都地铁3 号线BT 项目现有地质资料为依据，同时满足成都地区普遍的地 质条件，进行针对性设计。针对不同区间、不同地质条件，盾构配置进行具体相应调整。 4.2 可靠性原则 盾构整机须具有良好的性能和可靠性，主驱动系统需有足够功率和扭矩，整机系统能力 设计须有足够的富余量。 4.3 先进性和经济性相结合原则 盾构各系统设计技术具有国内外行业先进水平，关键部件全球采购，采用国际知名厂商 产品。在充分满足BT 项目施工要求的前提下，考虑盾构配置的经济性。对于改造设备首先 考虑满足BT 项目施工要求，改造成本须做好与新制设备的经济性对比。 5 盾构机选型参数配置及建议 根据成都地铁3 号线设计文件及施工技术要求，结合中铁成都投资发展有限公司对成都 BT 项目盾构机的总体要求，本人对适应于成都地铁3 号线盾构机配置提出如下技术参数及 建议，以供探讨。 5.1 整机要求 （1）采用液压驱动或变频