单洞双线大盾构首次用于广州地铁
发布时间：2024-06-10 点击：72
6月27日，中铁隧道集团施工的广州地铁4号线南延段5标大直径盾构区间在南沙客运港站贯通。这标志着继上海、南京等城市后，国内单洞双线大直径泥水盾构技术首次在广州地铁项目成功运用。
大盾构刀盘。余纪伟供图
复杂地质倒逼技术变革
随着城市交通的发展，盾构法施工在城市轨道交通市场得到了广泛应用。一般情况下，地铁施工普遍采用直径6米多的盾构，且多为单洞单线。而对于采用10米以上的大直径盾构修建单洞双线隧道，国内并不多见。
广州地铁4号线南延段施工5标位于南沙区，起于资讯园站，沿环市大道南向东，在科技大道和港前大道交叉口到达终点南沙客运港站。中间风井至南沙客运港站区间全长1484米，地层复杂且含水量高，地层承载力低，特别是淤泥层最深可达30米。
中铁隧道集团项目施工人员介绍，这种情况下如果采用传统盾构法施工，在地面承载和设备震动作用下，极易产生变形和沉降，给地铁施工带来安全隐患。
经过数次专家论证，一种在广东省地铁市场从未使用过的新技术被提了出来——这就是大直径盾构单洞双线施工技术。
据广州地铁集团4号线南延段土建负责人彭洪秋介绍，采用大盾构施工，相对于明挖方案或小盾构施工方案具有明显优势：一是施工成本降低，不需要像传统的双洞双线隧道那样增设联络通道，也不需要像小盾构施工时对隧道两侧的淤泥进行加固；二是工程风险降低，大盾构施工隧道埋深比较大，隧道的基底可以穿透淤泥层，且不易受周边地块开发及地下水位下降的影响，能最大限度为地铁运营消除安全隐患，同时避免了联络通道施工对地面交通的影响；三是施工工期缩短，采用大盾构可以实现单洞双线快速施工，有效缩短施工工期。
关键部件量身打造
作为国内从事盾构设计施工的领军企业，目前中铁隧道集团拥有盾构机60余台，数十次成功穿越长江、黄河、珠江、海河、湘江、狮子洋等大江大河，在盾构施工领域积累了丰富的施工经验。但是，广州地铁市场首次采用单洞双线大直径泥水盾构技术，没有先例可以参考，项目施工面临着不小的挑战。
进入施工现场，基坑深达八九层楼高，而这台“盾龙号”大盾构机直径达11.67米，比普通盾构机大了近1倍，看上去有三四层楼高，令人震撼。这台盾构机全长98米，重量达1200吨，比普通盾构机重了近4倍，其中盾构刀盘重量就达240吨。
项目现场负责人宋书显对采用大直径盾构面临的困难有着清醒的认识：“由于机器庞大，一般埋深较大，容易遇到上软下硬等复杂地层，操作控制难、要求高，管片安装复杂，工序衔接和现场管理难度大，施工标准要求高。”
据介绍，大盾构掘进过程中，区间地层复杂多变，有两段累计90米的中风化混合花岗岩局部进入隧道，为典型的软硬不均地层，施工平衡控制难度极大。同时，区间隧道到达段存在74米长的全断面淤泥地层，而盾构机及管片在软弱土层所受浮力大，盾构姿态控制及管片上浮控制非常困难。另外区间轮廓范围内还存在孤石，对施工影响巨大。
为确保盾构机能全方位适应本标段地质情况，项目科技人员在设备进场之前，根据盾构机穿越的地层、姿态控制以及工程水文地质等特点，对盾构机刀盘、盾体、后配套、管路、密封件、过滤装置等关键设备进行再制造，历时18个月，确保这台大盾构与广州地铁地层能够契合。
2015年8月，经过严格的整机调试和出厂验收，广州地铁首台大直径盾构安全到达南沙，开始现场组装。
大直径盾构继续领航
如何最大限度减少这台大直径盾构机对地面建筑物的扰动，是项目施工必须要解决的问题，同时也是附近居民非常关注的焦点。对于普通盾构施工来说，对地面的扰动控制已经是技术难点，而把这台“巨无霸”的动静控制到最小，更是“难上加难”。
据介绍，大盾构掘进区间有两段混有花岗岩的地层，下面硬岩突起非常多，这给大盾构施工带来很大的挑战。要想安全、平稳突破硬岩段，就必须对基岩进行处理，然后再进行大盾构施工。
为此，项目召集隧道施工专家和技术人员，经过数次研讨和论证，最终确定了比较有效的爆破施工方案。同时不断优化掘进参数，加强刀具管理和注浆工艺，加强洞内监控量测，确保基岩段施工安全进行。
根据详勘报告，盾构施工过程中还有两处孤石，甚至存在其他潜在孤石，孤石预处理和潜在孤石勘察对大盾构能否能顺利施工影响重大，稍有不慎就会带来巨大的安全风险。
项目技术人员对孤石段技术方案进行了多达数十次的讨论研究，同时借鉴其他项目的孤石处理方案，最终选择了“深孔爆破﹢密布钻孔”施工工艺，安全通过孤石段。
2015年10月18日，这台“盾龙号”大盾构在资讯园站顺利始发。2016年6月27日，盾构机历经8个月在南沙客运港站破洞而出，标志着大直径盾构技术在广州地铁首次运用成功。
当前，我国大盾构施工技术正在得到推广应用，例如正在建设的佛莞城际铁路新狮子洋隧道、汕头苏埃通道、大瑞铁路高黎贡山隧道等重点工程即将采用大盾构施工。
（天津市交通运输委员会 2016-07-15 16:51:18）
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广州地铁4号线南延段施工5标位于南沙区，起于资讯园站，沿环市大道南向东，在科技大道和港前大道交叉口到达终点南沙客运港站。中间风井至南沙客运港站区间全长1484米，地层复杂且含水量高，地层承载力低，特别是淤泥层最深可达30米。
中铁隧道集团项目施工人员介绍，这种情况下如果采用传统盾构法施工，在地面承载和设备震动作用下，极易产生变形和沉降，给地铁施工带来安全隐患。
经过数次专家论证，一种在广东省地铁市场从未使用过的新技术被提了出来——这就是大直径盾构单洞双线施工技术。
据广州地铁集团4号线南延段土建负责人彭洪秋介绍，采用大盾构施工，相对于明挖方案或小盾构施工方案具有明显优势：一是施工成本降低，不需要像传统的双洞双线隧道那样增设联络通道，也不需要像小盾构施工时对隧道两侧的淤泥进行加固；二是工程风险降低，大盾构施工隧道埋深比较大，隧道的基底可以穿透淤泥层，且不易受周边地块开发及地下水位下降的影响，能最大限度为地铁运营消除安全隐患，同时避免了联络通道施工对地面交通的影响；三是施工工期缩短，采用大盾构可以实现单洞双线快速施工，有效缩短施工工期。
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进入施工现场，基坑深达八九层楼高，而这台“盾龙号”大盾构机直径达11.67米，比普通盾构机大了近1倍，看上去有三四层楼高，令人震撼。这台盾构机全长98米，重量达1200吨，比普通盾构机重了近4倍，其中盾构刀盘重量就达240吨。
项目现场负责人宋书显对采用大直径盾构面临的困难有着清醒的认识：“由于机器庞大，一般埋深较大，容易遇到上软下硬等复杂地层，操作控制难、要求高，管片安装复杂，工序衔接和现场管理难度大，施工标准要求高。”
据介绍，大盾构掘进过程中，区间地层复杂多变，有两段累计90米的中风化混合花岗岩局部进入隧道，为典型的软硬不均地层，施工平衡控制难度极大。同时，区间隧道到达段存在74米长的全断面淤泥地层，而盾构机及管片在软弱土层所受浮力大，盾构姿态控制及管片上浮控制非常困难。另外区间轮廓范围内还存在孤石，对施工影响巨大。
为确保盾构机能全方位适应本标段地质情况，项目科技人员在设备进场之前，根据盾构机穿越的地层、姿态控制以及工程水文地质等特点，对盾构机刀盘、盾体、后配套、管路、密封件、过滤装置等关键设备进行再制造，历时18个月，确保这台大盾构与广州地铁地层能够契合。
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据介绍，大盾构掘进区间有两段混有花岗岩的地层，下面硬岩突起非常多，这给大盾构施工带来很大的挑战。要想安全、平稳突破硬岩段，就必须对基岩进行处理，然后再进行大盾构施工。
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