1、广州地区地铁隧道施工用盾构机选型1.1 选型依据 本标段的盾构选型主要依据广州地铁三号线【AA 站BB 站盾构区间】（以下简称【AB】区间）盾构工程招标文件和岩土工程勘察报告，参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，按照适用性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进行盾构机的选型。 1.1.1 工程条件 AA站BB 站区间隧道左右线总长 6002.210m，其中盾构隧道左线长 3000.010m，右线长3002.200m，最小转弯半径 800m，最大坡度 29.2；隧道内径 5400mm，管片外径 6000mm、管片环宽 1500mm。本标段隧道采用两台盾构机施工，先后由 AA站始发，向
2、 BB站掘进，施工隧道右、左线，掘进到达 BB站后拆除。右、左线隧道盾构始发时间相差一个月。 1.1.2 地质概况 (1)岩性特点 根据岩土工程勘测报告，本区地层由第四系、白垩系下统组成，中间缺失第三系，第四系（Q 4）厚818 米。上部为第四系人工填土，厚 04 米，全新统海陆交互相沉积的淤泥或淤泥质土、淤泥质砂，厚 07.9 米；下部为上更新统陆相冲洪积形成的砂土层，厚 08.2 米；底部基岩残积形成的粘性土层，厚 017.3 米。白垩系下统白鹤洞组广岗段（K 1b2）厚 400450 米，由紫红色钙质粉砂岩，泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹浅灰色泥灰岩、泥岩组成，微层理发育，含方解石，常见钙质斑
3、块及少量斑点状石膏。洞身穿过的围岩有、各岩土层，洞身范围内主要为、岩土层，稳定性较好。 在隧道靠车站两端的 YK13+824.2YK15+950 及 YK12+250YK14+344.7 段隧道直接穿越淤泥层和砂层，隧道在该段埋深最浅（约为 6.4m），且 YK13+870YK13+950 段地表有淋砂涌通过，隧道在该段埋深最浅，与涌河内地表水存在较强的水力联系，在掘进过程中极易坍塌，还可能发生喷砂、喷涌，是盾构机选型时考虑的重点。 隧道洞身范围围岩的天然最大抗压强度为 58.7MPa。按围岩类别划分，在本标段内，洞身范围内包含了类围岩，按单线隧道长度统计计算，左线各类围岩长度比例为：隧底类围
4、岩长 696米，占 27.6%；类围岩长 175米，占 6.9%；类围岩长 1650米，占 65.5%；隧顶类围岩长 696米，占 27.6%；类围岩长 175米，占 6.9%；类围岩长 1210米，占 48%；类围岩长 440米，占 17.5%。右线各类围岩长度比例为：隧底类围岩长 436米，占 17.3%；类围岩长 540米，占 21.4%；类围岩长 1545米，占 61.3%；隧顶类围岩长 705.5米，占 28%；类围岩长 270米，占 10.7%；类围岩长 1450米，占 57.5%；类围岩长 95米，占 3.8%(洞身穿过地段各类围岩长度及分布情况见表 7-1、7-2、7-3、7-
5、4)。 (2)水文地质 根据地层的富水程度及储水介质的不同，本区间(AA 至 BB区间)地下分第四系孔隙水及基岩裂隙水两种类型。 第四系孔隙水主要赋存于淤泥质砂及冲洪积砂层中，地下水埋深 03 米，为饱水层，根据抽水试验及渗透系数数值分析，水量丰富。由大气降水及河、涌、珠江水补给。基岩裂隙水主要赋存于基岩强风化、中等风化带的裂隙中，地下水埋深随基岩面的起伏而不同，一般为 1020 米，由于岩性及裂隙发育程度的差异，其富水程度与渗透性也不尽相同。 根据地质剖面，、为不透水微透水层，岩体中基本无水，可视为隔水层，渗透系数 K=4.65.7m/d；是冲、洪积形成的中、细砂层，为中等透水层，渗透系数
6、K=4.65.7m/d； 、是岩层强风化、中等风化带，岩性为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩，为弱中等透水层，渗透系数 K=0.751.45m/d。 1.1.3 线路的地面、周边环境 隧道覆土变化大，最大为 29.4m，最小为 6.6m左右。该标段区间线路在接近后滘涌以南从多栋建筑物下穿过。 1.1.4 地面沉降量控制及掘进方向控制误差 (1)沉降量控制在+10-30mm 范围内，能满足穿越密集建筑物地区的需求。 (2)设有自动导向系统，具有足够的掘进方向控制能力及自动纠偏能力，掘进方向误差不超过50mm。 1.1.5 盾构机寿命 主要部件寿命应大于 9000m，主轴承寿命 10000h，主轴承密
7、封寿命大于 6000h。 1.1.6 施工工期要求 本标段盾构区间的盾构机掘进施工工期安排如下： 2003.5.15 第一台盾构机到达广州港 2003.6.15 第二台盾构机到达广州港 2003.5.162003.7.4 第一台盾构机下井组装调试； 2003.7.5第一台盾构机从 AA站右线始发； 2003.11.282003.12.17 盾构机过右线矿山法段，再次始发； 2004.6.15第一台盾构机到达右线掘进终点； 2003.6.162003.8.4 第二台盾构机下井组装调试； 2003.8.5第二台盾构机从 AA站左线始发； 2003.12.282004.1.17 盾构机过左线矿山法段
8、，再次始发； 2004.6.28第二台盾构机到达左线盾构掘进终点； 2004.6.162004.7.30 右、左线盾构机解体、吊出； 为了满足施工工期要求，考虑初始掘进和到达掘进及盾构维修保养时间等，单台盾构正常掘进时每月平均掘进速度为 230.2m/月左右，平均掘进时按 56 环/天。1.2 盾构机选型确定 盾构机的选型必须做到针对不同的工程，不同的地质特点进行“量体裁衣”式设计和选型，才能使盾构机更好的适应工程施工要求。 根据盾构施工法的特点，盾构机选型主要取决于盾构经过的地层的地质情况，同时，所选盾构机必须具有与工期相适应的掘进速度，而且能够满足隧道施工的要求。 根据本区间地质特点，对盾
9、构机有如下要求： (1)盾构机必须具备较强的稳定开挖面、防止开挖面坍塌的能力。 (2)要具有能够适应不同地层的刀盘。 (3) 在地质复杂区段中，有必要的手段能够对前方地层进行超前探测，以便及时采取相应的施工技术措施。 (4)能够防止突发地下水和开挖面坍塌的袭击，应设置紧急关闭土仓的装置。 (5)盾构机有良好的密封性能。 (6)导向系统精度高，导向准确。 (7)为能及时更换刀具，人员必须进入土仓，应提供可靠的安全装置保护人员安全。 从目前国内外各种类型盾构机资料比较：盾构的主要类型有泥水式、插刀式（敞开式）盾构、土压平衡式、复合型盾构等。其中复合式盾构能够适应较大的地质范围与地质条件，既能用于粘结性、非粘结性、有水或无水、软土或硬岩等多种复杂的地层，同时又具有土压平衡盾构的功能，施工速度较高，能有效的控制地表沉降。根据广州地铁二号线各盾构工程的施工经验总结，具有复合式性能的盾构机是广州地铁三号线盾构施工的首选机型较为广泛的使用在复合地层中。 针对广州地铁三号线 AA站至 BB站盾构区间工程地质条件、线路及周边环境以及施工、工期等要求，先后与德国海瑞克公司、德国维尔特公司、加拿大拉瓦特公司等盾构机生产厂家进行多次技术交谈，他们提供的盾构机设计方案都选用了复合式盾构机。
