合肥地铁6号线区间D盾构机选型

合肥地铁 6号线区间 D盾构机选型

袁晓东

中建八局第四建设有限公司，安徽合肥 230601

摘 要：合肥地铁6号线区间D工程地质条件分析，并给出6号线区间D盾构机选型。

关键词：合肥地铁；地铁工程施工；地铁；盾构机；环境地质问题

1. 工程概况与地质环境条件

1.1工程概况

本区间线路出障山路站后沿规划的高亮路敷设，经左线390m，右线400m半径的平曲线下穿地块向北沿钟油坊路敷设，最终到达钟油坊路站。本区间主要下穿马钢（合肥）厂区范围1层钢结构和混凝土结构房屋、下穿马钢（合肥）铁路专线（已废弃）、侧穿裕和兴苑6层住宅。区间设置2处平曲线与3处竖曲线，平曲线最小半径R=390m，竖曲线最小半径R=3000，最大坡度25‰，区间线间距14.0～16.0m，隧道顶部埋深为10~18.6m。

障钟区间设计范围为Z(Y)CK31+441.059~Z(Y)CK32+554.038,短链长26.461m，左线全长1086.518m右线全长1112.979m。本区间采用盾构法施工，设计内容包括区间隧道的主体结构以及区间联络通道等附属结构的设计。区间设置1处联络通道，里程为ZCK31+941.694（YCK31+959.721）。

1.2地质环境条件

1.2.1地形地貌 拟建区间位于南淝河北侧，地面现状为农田及少量居民点、废弃的铁路、市政道路，属南淝河一级阶地。拟建场地地形较平坦，局部位置高低起伏明显，呈西南低，东北高的趋势。

1.2.2工程地质条件 根据钻探资料及室内试验结果，本场地勘探范围内揭露的主要岩土层有第四系填土层、冲洪积黏性土、砂土层及古近系砂质泥岩、泥质砂岩等。

1.2.3水文地质 拟建区间范围内地下水主要为第四系上层滞水、第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。上层滞水主要赋存于人工填土中，水量微弱，无自由水面，见于地面下1.0~2.0m范围内，水量贫乏，主要接受大气降水、灌溉水、生活废水、地下管线漏水等渗漏补给。排泄方式为蒸发、向下补给和人工抽降地下水。水位受季节及气候条件等影响，水位年动态变幅一般在1～3m 左右。第四系松散岩类孔隙水主要赋存于3-4层粉细砂中，水量较大，富水性较强，且具承压性，稳定水位标高约8.0~11.0m，承压水头约15.0~20.0m。受南淝河径流、大气降水渗透补给。基岩裂隙水主要赋存于岩石全、强、中风化带中，含水性、透水性受岩体的结构、构造、裂隙发育程度等的控制，由于岩体的各向异性，加之局部岩体破碎、节理裂隙发育，导致岩体富水程度与渗透性也不尽相同。岩体的节理、裂隙发育地带，地下水相对富集，透水性也相对较好。拟建工程区域内基岩为砂质泥岩，砂质泥岩富水性及透水性均较弱，水量贫乏。

1.2.4不良地质条件

(1)人工填土

普遍分布于场地表层，本工点场区普遍填土较厚，由黏性土及建筑垃圾组成，均匀性较差、密实度差，厚度变化较大，结构松散，堆积时间短，具有强度低、压缩性高、渗透性强，工程性质不良等特征，对工程影响主要在开挖时容易坍塌和出现涌水，地基处理有一定影响。

(2)膨胀土

根据《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB 50307—2012）表12.5.5-1，拟建场地分布的2-1-3层黏土、3-1-2层黏土、3-2-2层粉质黏土具有弱膨胀潜势。

膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩的变形性能，在荷重作用下仍能浸水膨胀，产生膨胀压力，同时膨胀土还具有胀缩变形的可逆性，在吸水膨胀、失水收缩后，有再吸水再膨胀、再失水再收缩的特性，在膨胀力及其反复胀缩变形条件下，易造成建筑物结构发生开裂。

(3)风化岩

拟建场地内普遍分布有全风化岩层，基岩主要为古近系的砂质泥岩，基岩面略有起伏，全风化砂质泥岩已风化成土状，均匀性较差，且遇水软化特点，强度迅速降低，强风化及中风化岩具暴露时间长易开裂、泡水易软化等特点，基坑开挖时，应防止水浸泡或暴露时间过长，及时封闭。

2. 盾构机类型的选择

盾构机按照功能分类，主要有土压平衡盾构、泥水平衡盾构和混合盾构。

2.1泥水平衡盾构

该盾构机的工作原理就是先设置一个隔板，将该隔板设置在盾构刀盘的后面，于是隔板和刀盘之间就形成了一定的空间，称为泥水室。施工时就向泥水室和开挖面内投入泥浆，泥浆就对其产生了一定的压力。那么通过该机器的加压和压力的作用，正好维持了开挖面上土体的稳定性。随着盾构机的推进，随之切割下来的土体就自动运入到泥浆室里。之后土体将进入到搅拌装置与泥浆一起混合，得到了更高浓度的泥浆，随后就用流体输送法将其输送到地面上，再通过水土分离，将分离出来的泥水输送到泥水室。

适宜地层：对于细软粘土层、松散的砂土地层和砾石土层等一些不是很稳固的土层的效果很明显。

2.2土压平衡式盾构

这种盾构机的前面，有一个全断面的切割刀盘，盾构推进时，该刀盘会旋转切削土层，切割下来的土体将被运到一个密封舱里，这个密封舱在刀盘的后面，在密封舱中心轴线的下面安装了一个长筒形的螺旋的输入和传送的机器，在这个机器的一边设有一个出入口，于是输送机可以通过该出入口将切削下来的土体排至地表并控制出土的量，以确保地表稳定。

适宜地层：细软的冲击土层、砂砾层中或砂土层，适用范围很广。

2.3盾构机选型结论

在盾构机类型的选择上，需要考虑土质、地下水、隧道尺寸、支护条件、开挖条件以及开挖环境。

泥水盾构作为一种综合形盾构机，常被用于开挖面不稳定的碎石地区或复杂多变的复合地层。土压平衡盾构一般适用于地下水含水量低、低渗透性的黏土地层、砂石地层和卵石土层。

三、结语

根据合肥六号线的工程地质条件和水文地质条件以及特殊土和施工中的各方面性质，最终考虑选用土压平衡盾构机。