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硬岩地铁隧道钻爆法开挖盾构法衬砌施工技术

杨书江
（中铁隧道股份有限公司河南新乡453000）

摘要：盾构法施工技术在城市地铁隧道建设中得到广泛应用，但其本身也具有一定的局限性，如长距离硬岩地层及软硬互为夹层地层的掘进施工。在广州市地铁三号线【大石南～汉市区间】盾构工程施工中，创造性地采用了钻爆法开挖盾构法衬砌施工工艺，成功解决了长距离硬岩地层的施工难题。文章介绍了这种新工艺，希望对类似工程施工有所借鉴。
关键词：地铁隧道硬岩钻爆法盾构法新工艺

1前言
随着城市轨道交通事业的快速发展，盾构法施工技术在上海、广州、深圳、南京、北京等城市地铁建设中得到广泛应用。目前国内使用的复合式土压平衡盾构对于软土及岩石单轴抗压强度小于80Mpa的硬岩地层施工是完全适应的，但是对于长度超过100米、岩石单轴抗压强度超过100Mpa的长距离硬岩地层，不仅在国内盾构法施工中没有先例，即使在盾构技术比较发达的国外也鲜有成功经验可循，存在较大的施工难度。为减少施工风险，进一步完善土压平衡盾构在长距离硬岩地层的施工配套技术，必须探索其他的辅助施工模式。
中铁隧道股份有限公司在广州市轨道交通三号线工程施工中，采用钻爆法开挖硬岩隧道并进行初期支护、隧道底部施作弧形钢筋混凝土导向平台、盾构空载推进拼装管片通过、管片背后与钻爆法初期支护间的空隙利用吹米石与注浆结合的新工艺，成功通过了427.5m（右线隧道228.5m，左线隧道199m）岩石单轴抗压强度最高达118Mpa的硬岩地层。
2技术特点
⑴钻爆法开挖盾构法衬砌施工技术作为盾构法施工的配套技术，极大地拓展了盾构法施工的适用范围。
⑵有效地避免了盾构在长距离硬岩地层中掘进的施工风险，确保了工程的顺利实施，硬岩隧道越长，工期提前的规模效应越明显。
⑶节省大量的刀具费用，同时避免了硬岩地层掘进盾构震动剧烈对设备造成的损坏，延长了盾构的使用寿命。
3施工关键技术
3.1硬岩段钻爆法施工
为提高断面利用率，减少施工投入，硬岩段隧道设计为圆形断面，采用新奥法原理设计施工，根据盾构通过的需要分为盾构通过段和盾构接收段。
(1)盾构通过段
盾构通过段隧道设计为净空6400mm的圆形断面，比盾构外径大120mm。该段采用光面爆破技术开挖、锚喷网联合支护，具体支护参数根据围岩条件和监控量测结果进行调整。见图1硬岩段隧道施工示意图。

(2)盾构接收段
为了保证盾构出洞时的空间，硬岩隧道靠近盾构隧道处的3米隧道作为盾构机接收段，接收段隧道净空为6800mm。为便于在盾构机到达后对盾构机进行底部处理，底部70°范围内的半径加大到3700mm。
(3)导向平台施工
为保证盾构按设计姿态通过，隧道底部60°范围内设置半径为3150mm，厚度150mm的弧形混凝土导向平台。
3.2隧道贯通前盾构掘进施工
盾构隧道与硬岩隧道贯通前的25m作为盾构到达段，采用土压平衡模式掘进。盾构进入到达段时，逐步减小推力、降低推进速度，并加强出土量的监控次数。刀盘转速1.65～1.85r/min，盾构推进总推力小于800吨，推进速度不大于25mm/min。
隧道贯通前3环采用敞开式模式掘进。掘进速度控制在15mm/min以内，总推力在600吨以内，采用小推力、低速度进入盾构接收段。
隧道贯通前150～200m，对盾构隧道和硬岩隧道内所有测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复测和联测，对所有控制点的坐标进行精密、准确的平差计算。贯通前100m、50m时分别人工复测盾构姿态，及时纠正偏差，确保盾构顺利进入接收段。
盾构在到达段掘进过程中，派专人负责观察硬岩隧道段的岩面变化情况。发现围岩或硬岩隧道初期支护混凝土有较大震动或变形时，立即通知盾构主司机调整掘进参数，防止推力过大，造成刀盘前部围岩的大面积坍塌。
在碴土清理完成后，用C30早强混凝土将盾构前体下部至硬岩隧道段已施工的导向平台进行顺接，确保盾构能顺利过渡到导向平台上。
3.3盾构步进拼装管片施工
盾构推进前将喷射机、米石等材料机具，通过硬岩隧道段的施工竖井运至刀盘前方。
(1)盾构步进
根据曲线半径，计算出盾构每推进一环所发生的偏转角与铰接油缸行程差和推进油缸行程差，在盾构推进前复核硬岩隧道与盾构轴线误差，根据误差调整铰接油缸、推进油缸的行程差，保证盾构盾壳与硬岩隧道间的间隙，确保盾构按隧道设计轴线进行推进。根据刀盘与导向平台之间的关系，调整各组推进油缸的行程，使盾构姿态沿设计线路方向推进，推进速度在60~85mm/min之间。盾构步进时，派专人在盾构前方检查、监测盾构步进情况，主要检查硬岩隧道的开挖是否有侵入盾构刀盘轮廓的岩石存在、盾构前体下部与导向平台的结合情况、米石回填是否密实等。
(2)管片拼装
管片拼装工艺与正常掘进时的工艺相同。管片选型要根据盾尾间隙与油缸行程差结合盾构姿态选择合适