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1、地铁隧道孤石区段施工工法比选2012年第3期铁道建筑RailwayEngineering65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
2、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:A1工程概况深圳地铁5号线5303A标段土建工程大塘区间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901.979m,右线长927.709m.在里程YDK13+450处设一区间风井,隧道埋深为7.47—11.75m,线间距12.0～32.2m.区间主要穿越留仙大道绿化带及部分留仙大道.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
3、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.2地质条件初勘资料显示,隧道顶部覆土约为4.8～l2.2m.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.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3.06in×7.30m(高×长),抗压
4、强度为110.6MPa;左线有5处钻孔揭示有孤石,其中最大为7.83no_×68.90in(高×长),区间下伏粗粒花岗岩.钻孔揭示孤石率为20%.补勘时共钻孑L53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.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
5、0.5—3.0In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.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
6、的强度相差巨大,且体量一般,因此不易被钻探全部发现.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
7、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,20123.1.2上软下硬风险地层上软下硬,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
8、和技术难度风险.3.1.3盾构过站的影响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6280土压平衡盾构机.该盾构机的刀盘开口率为
