中铁二局股份有限公司城通分公司
1.前言
随着盾构施工技术的不断发展，盾构机的种类也越来越丰富，盾构机上采用的新技术、新工艺越来越多，其所能适应的地质条件也越来越复杂。但是在长距离高强度岩层兼上软、下硬复合地层中穿越重要建（构）筑物的施工环境下，若采用EPB&TBM双模式盾构掘进施工，即能满足在高强度硬岩中掘进效率，又能保证在上软、下硬复合地层中穿越建（构）筑物的安全。中铁二局股份有限公司城通公司结合南京地铁机场线TA01-1标1#风井～禄口机场站区间盾构隧道施工实践，开发出了“EPB&TBM双模式可转换盾构施工工法”，实现了安全、经济地在复合地层中穿越建（构）筑物。本工法采用全国首创的隧道施工EPB、TBM双模式可切换设计，兼具土压平衡盾构机和全断面硬岩掘进机的优点，以适应在软土层、软岩层和全断面岩石层复合区间的顺利掘进，可广泛应用于地铁隧道施工领域。 2.工法特点
1.盾构机可以根据不同的掘进地段进行模式转换
图2-1 EPB模式盾构机结构剖面图 图2-2TBM模式盾构机结构剖面图
2.本工法盾构机为适应硬岩地段掘进，在机械性能配置较常规复合盾构机（参照盾构机为国内使用广泛的海瑞克）高。主要在刀具配置、刀盘转速和扭矩、盾构机推力等方面进行加强配置。以确保在高强度硬岩段的掘进效率。下图为两种刀盘设计平面图对比及主要加强参数对比表
图2-3常规复合盾构盾构机刀盘平面图 图2-4双模式盾构机刀盘平面图
盾构机类别 | 双模盾构 | 常规盾构多维度 |
刀具配置 | 总滚刀数（把） | 41 | 36 | 拟合度
周边滚刀数（把） | 13 | 7 |
面板滚刀数（把） | 28 | 29 |
总刮刀数（把） | 44 | 44 |
周边刮刀（把） | 28汪文勤 | 36 |
面板刮刀（把） | 16 | 8 |
超挖刀（把） | 1 | 1 |
刀盘转速(转/min) | 梦想的力量教学设计3.5 | 2.5 |
刀盘扭矩（kn*m） | 7850 | 5600 |
盾构机推力（t） | 4000 | 3700 |
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表2-1盾构机设备配置比较参数表
保罗 沃克尔
3. 在富水、对地面沉降要求高的地层中掘进，不适应敞开式掘进的TBM模式，应换用封闭式掘进的EPB模式，本工法提供了掘进摸式转换的具体方法。
4．盾构机在中盾设有四个脚撑，在换刀过程中，可利用脚撑向外伸出撑住岩壁，利用铰接将前盾及刀盘回拉一定距离，可大幅度降低换刀工作强度、时间、风险。
3.适用范围
1.在盾构掘进区间，若硬岩强度在30MPA～140MPA的地层中段长有120m以上适用TBM模式掘进。120m以下硬岩段及对施工地面沉降要求高的软土地层适用EPB模式掘进。
2.为确保双模盾构在模式转换工况下的施工安全性。
①.当盾构机从EPB模式转换到TBM模式时，盾构机须进入硬岩段长度为20～25m(盾构长度9.95m+安全距离10～15m)时停机进行转换。
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图3-1 EPB模式转换到TBM模式转换位置示意图
②、当盾构机从TBM模式转换到EPB模式时，盾构机须距离硬岩段长度为20～25m(安全距离)时停机进行转换。
图3-2 TBM模式转换到EPB模式转换位置示意图
4.工艺原理
1.通过对盾构机刀盘、土仓隔板、拼装机平台等部位进行可切换设计，实现了刀盘可安装软土刀具、硬岩刀具和刮刀板，土仓隔板可安装中心回转装置、集土槽，拼装机平台可安装皮带机、螺旋机出土装置，使得盾构机在碰到不同地段的地层时可进行模式转换，确保了盾构在不同地层掘进对安全性和经济性的要求。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1模式转换工艺流程
图5.1-1模式转换流程图
5.2模式转换操作步骤
1.后方皮带机拆除
后方皮带机为后方工作平台后方至后续设备车架之间的倾斜段的皮带机结构，拆除其的目的是清出机内皮带机的拆除通道和螺旋输送机的安装通道。后方皮带机结构如下图
图5.2-1后方皮带机结构剖面图
此段皮带机结构长度约16米，重量约4.8t，拆除时整体拆除。拆除前应先在本段皮带机结构两端各用2组2t的环链葫芦挂住，葫芦固定端挂在管片上。在确保所有葫芦固定牢固、拉紧后才可进行拆除作业。操作步骤如下：
