铁２０１２年第３期 道建筑 ６５ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 文章编号：１００３—１９９５（２０１２）０３—００６５—０３ 地铁隧道孤石区段施工工法比选 鞠海峰 ，徐志胜 ，张 焱 （１．中南大学土木工程学院，湖南长沙４１００７５；２．中铁六局集团有限公司，北京 １０００３６） 摘要：深圳地铁５号线大塘区间隧道，通过详勘地质资料，该区间发现１３处孤石区段，从工程地质、工 期、安全、工程量和工程造价进行对比分析，对盾构法和矿山法进行比选，最终确定采用矿山法施工，通 过工程实例最终证明工法选择是正确和可行的。 关键词：地铁区间 孤石 地质 盾构法 矿山法 比选 中图分类号：Ｕ４５５．４文献标识码：Ａ １ 工程概况 深圳地铁５号线５３０３Ａ标段土建工程大塘区间 花岗岩球状风化体（孤石）；左线有６处钻孔揭示有孤 石。补勘钻孔揭示孤石率为２２．６％。 在始发井挖孔桩开挖及矿山法竖井、盾构出土井 盾构工法和矿山法工法比选段，西起大学城站东侧，东 至夏青路西侧。起终点里程为ＹＤＫ１２＋８２３．９７一 ＹＤＫ１３＋７６０，左线长９０１．９７９ ｍ，右线长９２７．７０９ ｍ。 在里程ＹＤＫ１３＋４５０处设一区间风井，隧道埋深为 ７．４７—１１．７５ ｍ，线间距１２．０～３２．２ ｍ。区间主要穿 越留仙大道绿化带及部分留仙大道。 开挖时均遇到了大小不等的花岗岩球状风化体（孤 石），孤石直径０．５—３．０ Ｉｎ不等。详勘及补勘揭示中、 微风化地层比初勘揭示的岩面局部上抬，局部微风化 进入隧道结构。隧道洞身存在基岩面起伏变化大、上 软下硬、软硬互层，以及有较大花岗岩球状风化体等特 征，加大了未钻孑Ｌ地段存在球状风化体的可能性。 本段原拟采用盾构法施工，但大量孤石的存在加 大了施工的困难及风险，为保证顺利完成施工，对矿山 法和盾构法进行比选。 本区间地质构造主要为燕山期花岗岩岩浆侵入作 用，花岗岩在风化作用下形成残积层，山问洼地冲洪积 沉积的黏性土、砂土层、圆砾、孤石（漂石）及卵石层， 地表为人工填土，属深圳地区典型的山坡孤石地段。 根据相关资料文献 ，如果施工中没有选择合适的 工法，则可能会带来较大的风险。 ３工法的安全性分析 ３．１ 采用盾构法施工的安全性分析 ３．１．１孤石风险 ２ 地质条件 初勘资料显示，隧道顶部覆土约为４．８～ｌ２．２ ｍ。 本区间的花岗岩球状风化体赋存于花岗岩的全风 化岩层、强风化岩层和残积土层中，强度较高，由于它 与其周围土石的强度相差巨大，且体量一般，因此不易 区间基本穿越⑦，残积砾质黏性土层、⑧，全风化花岗 岩、⑧：强风化花岗岩、⑧ 中等风化花岗岩、⑧ 微风 化花岗岩，地质条件较好。 被钻探全部发现。在施工过程中由于瞬间刀盘作用力 大增，易造成刀盘变形、刀具的严重损坏、隧道管片破 详勘时共钻孔５０个，在右线有５处钻孔揭示存在 花岗岩球状风化体（孤石），最大孤石尺寸为３．０６ ｉｎ× ７．３０ ｍ（高×长），抗压强度为１１０．６ ＭＰａ；左线有５处 钻孔揭示有孤石，其中最大为７．８３ ｎｏ＿×６８．９０ ｉｎ（高× 长），区间下伏粗粒花岗岩。钻孔揭示孤石率为 ２０％。 损、隧道中心线偏移盾构机、盾构机瘫痪等许多难以预 料的问题。 目前盾构机对孤石的处理方法主要有：人工破岩， 盾构机破岩，地面钻探破岩和冲孑Ｌ桩破岩４种。根据 目前广州、深圳地铁盾构机对孤石的施工经验来看，人 工破岩的方法前提条件是开挖面必须自稳，采用盾构 机破岩的方法代价是要花很长的时间进行围岩的加固 补勘时共钻孑Ｌ ５３个孑Ｌ，在右线有６处钻孔揭示有 收稿日期：２０１１－１０．１７；修回日期：２０１１—１１—２８ 作者简介：鞠海峰（１９７５一），男，山东济宁人，工程师，硕士研究生。 和盾构机的停机等待，采用地面钻探地下爆破和冲孔 桩破岩方法需增加足够的钻探孔提前探测清楚孤石情 况。该法施工难度大、管线多、场地条件难以协调。 铁道建筑 Ｍａｒｃｈ，２０１２ ３．１．２ 上软下硬风险 ３．２采用矿山法施工的安全性分析 ３．２．１ 开挖支护及坍方风险 地层上软下硬、软硬不均容易引起盾构施工的实 际曲线偏离设计方向。盾构掘进控制难度大，工况转 换频繁，各项参数经常需要调整修正。本区间所处的 上软下硬地层是在广州和深圳地区进行盾构施工的最 大工程难点之一。目前，在这类地层中进行掘进还没 根据详勘报告，区间隧道拱顶及拱顶以上２．５ ｍ 存在粉细砂层，矿山法施工存在一定风险，调整线路纵 断面以躲避粉细砂层，同时采用降水井降水，在降水效 果不好时可再采用上半断面注浆加固。 ３．２．２开挖风险 有较好的手段。通常的做法是：①通过人工的方式将 其设法破碎，然后正常掘进；②采用小推力、慢转速由 区间隧道在ＤＫ１２＋９３０－－ＤＫ１３＋４７０段约５４０ ｍ 盾构机直接破岩通过；③采用矿山法辅助盾构法施工。 因此采用盾构法通过该种地层存在安全、工期和技术 难度风险。 ３．１．３ 盾构过站的影响 下穿留仙大道主路，该范围内地下管线众多。 ３．２．３孤石处理风险 对于处于拱部孤石的处理施工存在一定风险，开 挖时需采取一定的措施，避免拱部的孤石坍落，加强支 护，采取弱爆破施工。 ３．２．４ 周边环境保护方面 采用盾构法施工存在盾构过站的影响，要求车站 在底板结构和立柱设计时需考虑和调整盾构过站的各 参数尺寸，并且盾构过站存在盾构到达、破洞门、平推 后配套、吊进吊出刀盘等环节，存在较大的安全风险， 因此采用盾构法过站时存在安全、车站工期和技术难 度风险。 ３．１．４盾构选型情况 线路两侧布设降水井实施降水，会对地面建（构） 筑物造成一定的沉降，存在一定的风险，施工中需加强 监测，及时反馈信息，实施信息化施工。 ４工期对比分析 ４．１盾构工法 根据本标段初步设计图、初勘资料、过站要求、周 边环境和工期要求等情况，本区间原拟采用２台海瑞 克复合式 ６ ２８０土压平衡盾构机。该盾构机的刀盘 开口率为２８％，螺旋输送机允许通过的粒径大小为 ０．２ ｍ×０．３ ｍ，是根据初勘资料，没有考虑孤石的 情况。 １８０ｎＶ，９，ｍ￣ｉ＇２６个月 ｝过站整备４５ ｄ Ｉ 根据大塘区间实际地质情况，总体施工方案及工 期计划安排如图１所示。 由图１并根据施工进度横道图，盾构最早到达吊 出井的时间为２０１０年６月１２日，遇到突发情况，工期 更要往后推迟，无法实现里程碑洞通工期目标。 １５０ｍ／ｌｆ，过风井ｎ ５十月，疆石赴理２ ５十月，共用时卟月Ｉ ｌ ４Ｏ－／月。用时外月ｌ ｌ ４０ ＴＩｌ，月，用时１５．５个月 右线ｌ ｌｓｏｍ／ｌｆ，用时３个月 ｌ过站整备４５ ｄｌ １５０１１１￣，过风井０ ５十月，薹石是理・十月．共用时１０．７十月ｌ Ｉ ４０ｉ／）￣，用时外月ｌ Ｉ ４０ｍ／ｌ，用时１ｆ５．５个月 图１ 深圳地铁５号线大塘区间原盾构施工总体方案 ４０ｎｖｆｌ，用时３十月４０ｍ，月，用时１５．５个月 右线 由月。用对３个月柏ｍ，月，用时１５．５个月 图２深圳地铁５号线大塘区间调整为矿山法施工总体方案 ２０１２年第３期 地铁隧道孤石区段施工工法比选 ６７ ４．２矿山法工法 采用矿山法施工时，可分别利用大塘区间矿山法 竖井、区间风井和大学城站新加竖井三处进行该区间 隧道的施工，隧道贯通点分别在风井、风井与新加井之 间及大学城站。西大区间盾构从大学城站始发，从盾 构吊出井吊出。该区间掘进方案如图２所示。 采用矿山法暗挖，大塘区间的洞通时间为２０１０年 １月１５日，西大盾构区间洞通时间为２０１０年１月２８ 日，均能满足里程碑洞通工期目标。 ５工程量对比分析 本区间工法工程量见表１。 表１ 矿山法与盾构法方案工程量对照 根据表１可看出，采用矿山法隧道施工，可将盾构 井变更为施工竖井，端头加固可取消，特殊地段处理由 全盾构线路长度缩减为７１２．５ ｍ的砂层地段处理。 ６经济造价对比分析 矿山法隧道与盾构法隧道方案工程概算比较见 表２。 表２矿山法与盾构法隧道方案工程造价对比 从表２可以看出，采用矿山法施工概算总造价比 盾构法隧道高出３６６万元。 ７盾构、矿山法工法综合比较 盾构与矿山法综合比较情况见表３。 表３盾构与矿山法综合比较 从表３可以看出，综合比较及考虑５号线工期的 特殊性，大塘区间采用矿山法工法优于采用盾构工法。 经过比选，该区间采用矿山法工法。 ８ 结语 大塘区间从２００８年３月１日进场，采用矿山法开 挖施工，通过在隧道两侧打设降水井、洞内遇到孤石实 施爆破、在大学城东端增设竖井，至２００９年１１月１２ 日该区间隧道安全、顺利、按期贯通，取得了较好的效 果。经过最初的工法方案比选，采用矿山法工法是正 确和可行的，为以后类似工程施工工法比选提供了一 定的借鉴。 参 考 文 献 ［１］肖中平，何川，晏启祥，等．城市富水砂卵石地层浅埋暗挖电 力隧道的设计技术［Ｊ］．铁道建筑，２００７（４）：４６—４８． ［２］夏明耀，曾进伦．地下工程设计施工手册［Ｍ］．北京：中国建 筑工业出版社．１９９９． ［３］张风祥，朱合华，傅德明．盾构隧道［Ｍ］．北京：人民交通出 版社，２００４． ［４］中华人民共和国铁道部．ＴＢ １０２０４－－２００２铁路隧道施工 规范［ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００２． ［５］铁道部第三工程局．铁路工程设计技术手册（隧道）［Ｍ］． 北京：中国铁道出版社，１９７８． （责任审编孟庆伶）