摘要：盾构法施工作为现代化隧道施工技术发展的产物，且具有安全、无噪声污染、施工进度快、对施工周边环境影响小等特点，在地铁施工中应用越来越广泛。地铁盾构施工中盾构机选型及施工组织管理水平是关键，不仅影响着地铁施工的成本和效益，同时还对施工进度和安全造成影响。基于此，本文以某地铁区间隧道盾构施工为研究背景，对地铁施工盾构机选型与施工组织进行了探究，以期为同类工程提供借鉴与参考。
关键词：施工；盾构施工；盾构机选型；不利因素；原则；施工组织；优化措施
0 引言
近年来，为缓解城市交通出行矛盾，我国不断加大地铁建设力度，并取得了显著成效。但是由于地铁项目多处于城市中心区域，人口密集、空间拥挤，明挖、暗挖或人工挖掘等工法在施工中受到很大限制。盾构法因其自身的优势，被广泛地应用到地铁施工中，是地铁工程中的一项关键施工技术。盾构机作为大型机械设备，其选型直接影响施工质量和施工安全。针对不同工程、不同地质条件，盾构机选型会面临很多问题。本文结合某地铁区间隧道施工 项目，综合考虑拟建项目的地质条件、盾构机选型不利因素以及选型原则等，对盾构机进行科学选型，并根据盾构机不同施工阶段合理组织施工，为本次地铁区间施工创造良好条件。 1 工程概况
1.1拟建项目概况
拟建项目起始里程为K24+461.49~K25+845.20，全线长1383.71m，呈南北走向。该区间位于城市主干道街下，地面交通繁忙，且沿线既有建筑物以及地下管线复杂，对地铁施工影响较大，施工范围内地面高差约16.8m。该区间隧道设计为盾构隧道，区间纵向呈V型坡度，最大坡度为24‰，隧道结构覆土较浅，为10.8~17.7m。
1.2拟建项目水文地质情况
经勘查可知，拟建区间盾构段隧道主要穿越地层为①杂填土（Qml）、②-1粉质黏土（Qal）、②-2粉质黏土（Qal）、②-3砾砂（Qal）、②-4粉质黏土（Qal）、②-5黏土（Qal）、②-6中粗砂（Qal）、③全风化泥岩（Qel）。综合考虑拟建项目所在地基底构造
、地层岩石性质、气候条件等因素，水文条件地质情况较为复杂。该区域的地下水类型主要为孔隙性潜水。孔隙水主要赋存于砾砂和中粗砂层中，透水性不均。其中，②-3砾砂、②-6中粗砂层透水性最好，水量大，具微承压性；②-1粉质黏土层、②-2粉质黏土层透水性中等；②-4粉质黏土层、②-5黏土层透水性最差，基本为不透水层，盾构区间穿过各地层的渗透系数见表1。地下水埋深为4.4~5.0m。
表1 盾构区间穿过各地层的渗透系数表
盾构区间穿过地层 | 渗透系数 | 透水性 |
②-1粉质黏土、②-2粉质黏土 | 3.47×10-6 | 中等 |
②-4粉质黏土、②-5黏土 | 1.74×10-6 | 最好 |
②-3砾砂、②-6中粗砂 | 0.58×10-6 | 奶报箱音乐枕头最差 |
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2 影响盾构机选型的不利因素
结合拟建项目施工工期、安全状况、工程概况及水文地质情况，对影响盾构机选型的不
利因素总结如下：
2.1建（构）筑物与地下管线
在该区间隧道施工中下穿建（构）筑物较多，同时该范围内地下管线复杂，有雨污水管、供电管、给水管、燃气管等地下管线。区间在下穿建（构）筑物及管线时，如果盾构机选型不合理，容易造成土体流失、漏水漏砂、土压力过低、出土量过大等问题，不仅给盾构机施工留下质量隐患，同时也会进一步增加盾构穿越的难度。
2.2 地质条件
地质条件是盾构机选型的主要依据。本区间隧道穿越的底层局部为砂砾层和中粗砂层，该土层透水性好，水量大，且具微承压性。因此，在盾构选型时对设备的承压性能有着较高的要求，必须根据实际情况合理调整盾构机的功能结构与部件形式数量。如果盾构机选型时设备的承压性不符合地质要求，那么伴随着盾构机施工容易出现漏水、漏砂现象，情况严重时还会出现盾构机“栽头”问题。
2.3区间埋深与隧道直径
结合拟建项目的实际情况来看，本区间线路埋深变化较大，并与隧道直径参数存在着较为明显的差异。因此，在盾构机选型时对设备的规格型号与性能有着特殊要求，必须重点考虑区间埋深变化情况与隧道直径问题。
2.4地层渗透系数
地层渗透系数是盾构机选型的重要衡量指标。地层渗透系数低于10-7 m/s 时，应配置土压平衡式盾构机；地层渗透系数在10-7~10-4m/s 时，土压平衡式盾构机和泥水平衡盾构机均适用；地层渗透系数超过10-4m/s 时，则应配置泥水平衡盾构机。因此，在本次拟建项目中，盾构机选型前应结合地层渗透系数正确选择盾构机设备，确保其能够很好的适应地铁区间地层环境。
除上述不利因素外，在盾构机选型时，还应充分考虑工程综合效益及盾构施工成本等。
3 盾构机选型
3.1盾构机选型原则
为切实满足本次拟建项目施工需求，从盾构机的工作原理、经济指标以及环境影响等方面进行综合比较，并按照适用性、技术先进性、经济合理性的原则对项目施工的盾构机进行选型，确保开挖面的稳定性。
（1）适用性原则。结合拟建项目的水文地质情况、施工环境要求以及行业要求，配置各项性能指标皆能满足施工要求的盾构机设备。
（2）技术先进性原则。在多种类型的盾构机性能满足施工要求的情况下，应坚持技术先进性原则，综合考虑技术先进、可操作性、刀头使用寿命等因素，比较选择技术先进的盾构机设备，以保证盾构施工质量。
（3）经济合理性原则。结合拟建项目的工程特点，通过市场比较，在确保盾构机设备使用性能满足施工要求的前提下，选择性价比较高的盾构机设备，以合理控制工程总体造价成本。
3.2盾构类型的确定
不同类型的盾构工法都具有自身的特点，如果施工中选用的盾构方法不适应，不仅会增
加工程造价成本，还会影响盾构施工质量。因此，需要以下两个方面来确定本次拟建项目的盾构类型。
（1）根据工程适用性确定。结合拟建场地地质勘察资料，分析砾石直径、孔隙比、地下水位、含水率、粒度等信息，可以得出本次拟建项目适用的盾构类型有泥水平衡盾构和土压平衡盾构。主要从适用地层、止水性、施工场地、渣土处理、造价成本等方面对泥水平衡盾构和土压平衡盾构的工程适用性进行比较，具体见表2。
表2 泥水平衡盾构和土压平衡盾构的工程适用性比较
| 教学磁板 比较项目 | 密目式安全网 泥水平衡盾构 | 土压平衡盾构 |
说明 | 评价 | 说明 | 评价 |
适用地层 | 适用于各种软弱地层 | 优 | 适用于各种渗透性较小的软土层 | 良 |
止水性 | 完全密封条件下施工，不会出现喷涌 | 机壳优 | 渣土管理和使用添加剂 | 良 |
施工控制 | 施工平稳，扰动较小 | 优 | 施工控制较难，扰动较大，但通过合理的辅助工法可以实现平稳施工控制 | 良 |
施工场地 | 占用较少 | 良 | 泥水处理设备占地较大 | 差 |
渣土处理 | 直接外运 防裂霜 | 简单 | 泥水分离，泥浆管理困难 | 复杂 |
造价成本 | 增加泥水分离设备 | 高 | 无泥水分离设备 | 低 |
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综合分析表1中各项比较项目可知，在本次拟建项目最终采用土压平衡盾构。
