地铁工程车站及区间隧道平剖面布置设计技术方案.doc

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1、地铁工程车站及区间隧道平剖面布置设计技术方案1.1 工程地质与水文地质1.1.1 地层岩性场地广义上区域地质构造单元隶属扬子准地台钱塘江台褶带的余杭嘉兴台陷东北端，浙西北大复向斜的翼部，自中生代以来，本区主要经历了印支、燕山两期构造运动，其中印支运动以强烈褶皱的活动方式在本区形成北东向的褶皱和断裂构造，表现为北东向的紧密线性褶皱构造，形成了西湖复向斜、超山向斜、皋亭山向斜等；印支运动后期，本区处于陆缘活动阶段，由于受太平洋板块的俯冲作用，造成固化地台的再次活动，局部有岩浆岩喷出和侵入。杭州地区侏罗系发生的燕山运动，火山运动强盛，堆积形成了葛岭、宝石山及孤山。白垩系以沉积作用为主，河湖相碎屑物质

2、循早期断陷或凹陷沉积，同时伴随小规模火山喷 发活动，填平了三墩凹陷和乔司凹陷，现今均淹没于平原之下。场区第四系覆盖层一般为 3065m，基底岩性为白垩系下统朝川组（K1c）泥质砂岩、石炭系中统黄龙组（C2h）灰岩、志留系上统唐家坞组（S3t）石英砂岩和奥陶系上统长坞组（O3c）泥岩、砂岩，白垩系（K1c）泥质砂岩属软岩，岩石风化强烈，岩相属一套河流浅水湖盆沉积岩层，厚度在 200600m之间；石炭系（C2h）灰岩为较硬岩，志留系（S3t）石英砂岩为坚硬岩，奥陶系（O3c）泥岩、砂岩属较软岩。工程区属冲海相沉积平原区，其大地构造属于扬子准地台钱塘江台褶带的余杭嘉兴台陷东北端，新构造运动主要以震荡

3、性升降运动为主；近场区（25km 半径范围）区域断裂中有北东向的萧山球川深断裂、马金乌镇断裂，北西向的孝丰三门湾断裂、东西向的昌化普陀断裂带在工程区外围通过，工程场地内无深大断裂通过。场地西岸浅部 1520m 内为一套冲海相砂质粉土及粉砂，中部为厚约 515m的高压缩性流塑状淤泥质粉质粘土以及厚约 25m的硬可塑状粉质粘土，下部为性能较好的粉砂、圆砾；江中上部主要为15m 左右砂质粉土、粉砂，中部为厚约515m的高压缩性流塑状淤泥质粉质粘土以及厚约 210m的软可塑状粉质粘土，下部为性能较好的粉砂、圆砾、卵石；江东岸浅部约 20m 内为一套冲海相砂质粉土及粉砂，中部为厚约 515m 的高压缩性

4、流塑状淤泥质粉质粘土以及厚约 25m的硬可塑状粉质粘土，下部为性能较好的粉砂、圆砾；场地等级为二级（中等复杂场地）。根据勘探孔揭露的地层结构、岩性特征、埋藏条件及物理力学性质，结合周边建筑物详勘地质资料，场地勘探深度以内可分为、11 、12 、13等10 个大层，细划为 31 个亚层和 3 个夹层。现自上而下分述如下:详见表 1.1.1-1。 表1.1.1-1 场地地基土特性一览表地层编号地层时代土层名称顶板埋深（m）顶板标高（m）揭示层厚（m）状态压缩性密实度岩、土层描述分布情况0-1Q43杂填土0.005.877.520.303.30松散杂色，松散，以碎石、碎砖及建筑生活垃圾为主，局部为道

5、路路基，夹少量粉土和生活垃圾，均匀性差。部分缺失0-2素填土03.105.617.600.403.40松散灰色、灰黄色，稍湿，松散稍密，主要以砂质粉土为主，局部夹粘性土，夹少量建筑垃圾、碎石、生活垃圾，均匀性差。部分缺失0-3砂质粉土0.00-11.122.472.603.00松散灰色、浅灰黄色，稍湿，松散稍密，以砂质粉土为主，为钱塘江径流和潮汐近期沉积土层，性能较差，分布在钱塘江河床。江中分布1Q4al-1粉质粘土1.605.915.921.301.60软塑高灰黄色，软塑，含铁锰质斑，粉土含量较高。零星分布2Q4al-m砂质粉土0.403.303.516.510.603.80中等稍密灰黄色，

6、稍密，湿，含云母碎屑，局部夹粉砂。实测标贯锤击数 510 击/30cm，平均值为 7.9 击/30cm局部分布2-1Q4al-m砂质粉土1.205.00-3.465.801.408.90中等稍密灰色，稍密，湿，含云母碎屑，局部夹粉砂。实测标贯锤击数 613 击/30cm，平均值为 9.3 击/30cm。部分缺失2-3砂质粉土夹粉砂3.2012.6-6.333.821.807.20中等中密灰色，中密为主，局部呈稍密状，湿，含云母碎屑，局部夹少量粘性土。实测标贯锤击数 1020 击/30cm，平均值为 13.4 击/30cm。局部分布2-5砂质粉土5.0016.00-17.92-1.241.201

7、1.80中等稍密灰色、灰黄色，稍密，湿，夹淤泥质土，含云母、贝壳碎屑。实测标贯锤击数 715 击/30cm，平均值为 10.3 击/30cm。局部分布2-6粉砂11.2017.50-11.27-1.670.809.70中等中密灰色、深灰色，中密为主，饱和，含云母、贝壳碎屑，颗粒级配较好。实测标贯锤击数 1224 击/30cm，平均值为 16.4 击/30cm。少量分布2-7粉砂夹淤泥质粉质粘土2.2017.50-10.501.791.507.50中等稍密灰色、深灰色，稍密，饱和，含云母、贝壳碎屑，颗粒级配较好，夹淤泥质土，呈层状或团块状分布。实测标贯锤击数 39 击/30cm，平均值为 6.7

8、 击/30cm。零星分布2 夹砾砂11.8016.40-9.40-5.560.700.90稍密中密灰色，稍密，直径一般以 0.22cm 为主，最大直径约 10cm，含量约占 65%，呈亚圆形、次棱角形，以中细砂及粘性土充填，砂含量约占 25%，余为粘性土。个别分布1Q4m淤泥质粉质粘土2.6021.10-22.721.611.4016.30流塑高灰色，流塑，略具层理，层间夹粉土，含有机质。全区分布2Q3m粉质粘土7.0033.00-26.870.070.507.60流塑软塑高灰色、褐灰色，流塑软塑。含少量云母碎屑、植物茎叶及腐殖质，局部夹少量粉细砂。局部分布3Q3a1-m粉砂20.1038.1

9、0-12.79-21.521.406.60中等稍密中密灰、灰黄色，中密密实，饱和，含实测标贯锤击数 1124 击/30cm，平均值为 18.4 击/30cm。局部分布1-1Q3al-l粉质粘土7.5033.40-26.70-0.430.9015.90硬可塑中等灰黄色，硬可塑，含铁锰质斑点。实测标贯锤击数 1121 击/30cm，平均值为 18.8 击/30cm。局部分布1-2含砂粉质粘土13.231.30-27.28-6.130.5011.80软可硬可塑中等灰黄色，软可硬可塑，含铁锰质斑。局部分布2-1粉质粘土20.0040.60-33.61-13.190.108.50软可塑中等灰色，软可塑，

10、局部含粉砂。实测标贯锤击数 613 击/30cm，平均值为 10.7 击/30cm。局部分布2-2含砂粉质粘土23.236.50-29.87-16.391.508.50软可塑中等灰色，软可塑，含有机质斑。局部分布3-1Q3al粉砂15.4042.30-35.46-7.890.7011.20中等灰、灰黄色，中密密实，饱和，含实测标贯锤击数 1225 击/30cm，平均值为 20.4 击/30cm。局部分布3-2圆砾13.6041.70-50.77-7.73勘探揭露最大层厚为33.80m低灰黄色为主，局部段灰色，中密密实，饱和。圆砾粒径以 0.22cm 为主，含量 2530；卵石粒径 26cm 为

11、主，最大粒径 1025cm，含量 2535；母岩成分以砂岩、熔结凝灰岩、灰岩为主，亚圆形，局部含块石，填充中粗砂，砂以石英质中粗砂为主，偶夹薄层粉土透镜体，实测重型动探击数 12100 击，平均值 38.4 击全区分布3夹1粉质粘土37.6040.30-32.79-31.340.501.30软塑高灰色，软塑，局部夹粉砂及少量腐植物。零星分布3夹2粉砂28.8041.60-31.09-22.561.003.00中等灰、黄灰色，中密为主，饱和，含少量粘性土。零星分布1K1c全风化砂质泥岩25.8051.30-48.04-18.761.108.90m紫红色，岩芯风化呈粘土状，手捏呈砂状。岩芯呈碎块状

12、柱状，母岩结构不甚清晰局部分布2强风化砂质泥岩27.4058.00-52.12-20.360.5019.80m紫红色，岩芯呈柱状、碎块状，手折可断。局部含少量砾石。大部分布3中风化砂质泥岩31.2058.70-57.12-21.39最大揭露层厚12.4m紫红色，厚层状，岩芯呈柱状长柱状，敲击声脆，可击碎。大部分布3C2h中风化灰岩21.7048.50-41.28-17.215.106.30m青灰色，岩芯呈短柱状、柱状，敲击声清脆，局部发育有溶洞，洞内主要以粘性土夹角砾为主。西岸局部分布2S3t强风化石英砂岩29.30-21.9913.00肉红色，岩芯较破碎，呈碎块状、块状，个别呈短柱状，节理裂

13、隙发育，敲击声较脆，用手不易折断。西岸个别分布3中风化石英砂岩42.30-31.99最大揭露层厚9.7m肉红色，岩芯破碎，呈碎块状、块状，少量呈短柱状，节理裂隙发育，敲击声清脆，用锤不易击碎。西岸个别分布1-1O3S全风化泥岩17.00-9.933.30灰黄夹灰白色，原岩结构已被破坏，岩芯基本风化呈粉质粘土，硬塑，含铁锰质结核块。西岸局部分布1-2强风化泥岩11.2020.30-13.23-6.690.5019.80青灰色，岩芯一般呈碎块状、块状，节理裂隙发育，手用力可掰开，敲击声哑。西岸局部分布1-3中风化泥岩21.4022.30-11.79-11.33最大揭露层厚6.2m青灰色，岩芯呈短柱

14、状、块状，节理裂隙发育，敲击声清脆。西岸局部分布2-1全风化砂岩11.7021.30-17.63-7.730.301.80灰黄色，岩芯风化呈粘性土夹砂，呈硬塑，原岩结构已被破坏，用手可折断。西岸局部分布2-2强风化砂岩18.4029.30-21.99-10.881.1013.00灰黄色，岩芯较破碎，呈块状，节理裂隙发育，手用力可掰开，敲击声哑。西岸局部分布2-3中风化砂岩31.2058.70-57.12-21.39最大揭露层厚12.4m灰黄色，岩芯呈短柱状、柱状，局部呈块状，节理裂隙发育，裂面由铁锰质渲染，敲击声清脆。西岸局部分布1.1.2 水文地质特征1) 河流水文影响本区间工程的内河河流主

15、要是珊瑚沙河，河宽约15m，河深3m。 2) 水文地质条件(1)潜水拟建场地浅层地下水属孔隙性潜水，主要赋存于表层填土、层砂质粉土、粉砂中，由大气降水径流补给以及江水的侧向补给，潜水水量较大，地下水位随季节变化。根据区域水文地质资 料，浅层地下水水位年变幅为 1.02.0m，建议抗浮设防水位取地表下 0.50m；根据我公司杭州地 铁 1 号线和 2 号线上部潜水测得的潜水流速结果，结合本工程场地环境，地下潜水垂直流向不明 显，水平流速较小，一般小于 0.40m/d。(2)承压水拟建场地第一层微承压水主要分布于3层粉砂层中，3层粉砂为局部分布，隔水层为上部的淤泥质土和粘土层（、层）。第二层承压含

16、水层主要分布于深部的3-1层粉砂、3-2层圆砾中，水量较丰富，隔水层为上部 的淤泥质土和粘土层（、层）。本次勘察在承压水观测孔C01 孔中进行了地下承压水水头测试，并设置为长期观测孔，将上部潜水含水层用铁制套管隔离，目前已对观测孔进行了一次测量，为 2013年4月20日实测C01 承压水抽水孔承压水位埋深在地表下 5.99 米，相应高程为 1.53 米。3-2层圆砾层渗透系数经验值为 1E-013E-01cm/s。(3)环境水和土的腐蚀性本工程场地环境类型地下水按类考虑，地层渗透性按 B 类考虑。场区地下水潜水和地表水对混凝土结构具微腐蚀性，场区地下水潜水对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水条件下

17、具微腐蚀性，在干湿交替作用条件下具微弱腐蚀性。场区地表水潜水对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水和干湿交替作用条件下具微腐蚀性。由于潜水水位较高，土的腐蚀性与地下水的腐蚀性相同。本次暂时未取承压水样进行水质分析。根据线路周边水质分析资料，在长期浸水条件下，承压水对混凝土结构无腐蚀性；在长期浸水条件下对混凝土中钢筋无腐蚀性；对钢结构具中等腐蚀性。1.1.3 地震基本烈度按国标建筑抗震设计规范（GB50011-2010），本场区的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。本区间建筑场地土的类型为软弱土中软土，场地类别为类，场地特征周期为0.35s。拟建场地存在软弱土，结

18、合场地地质、地形、地貌特征，本场地属对建筑抗震不利地段。本区间一般可不考虑软土震陷问题。液化主要土层为2-1层、2-3层、2-6层、2-7层；综合判别结果，场地上部 20m内粉土、粉砂层在 7 度地震时具轻微液化势。考虑到本工程重要性，结构按提高一度7度设防。1.1.4 不良地质及特殊岩土1）不良地质 本场地属海陆交互相沉积平原区，地势较为平缓，下伏基岩为白垩系（K1C）泥质砂岩、石炭系（C2）灰岩、志留系（S3t）石英砂岩和奥陶系（O3s）泥岩、砂岩，未发现发生滑波、泥石流、 地面沉降等不良地质作用。在完成的勘探孔内，未发现大面积的块石、抛石，仅场地内多为城市道路，而城市道路上部 30cm

19、为沥青路面，下部为厚度 6080cm 碎石垫层，岩质坚硬，均分布存在隧道的上部，对盾构施工影响不大。2）沼气 沼气是地下空间开发所可能遇到的地质灾害之一。浅层天然气喷发过程中会带出粉土砂土，形成塌陷等。沼气分布对于区间隧道盾构掘进极为不利，沼气逸出进入工作区易发生人员中毒、 火灾，甚至爆炸等事故，沼气逸出层留下的空洞可能会使掘进方向偏移，甚至掘进机器坍塌等事 故。本次勘察各勘探孔施工过程中未发现有沼气逸出现象，根据隧道穿越的地层初步分析，不具 有沼气分布的良好地层组合，地下沼气对地下工程危害不大。3）特殊岩土本线路沿线上部分布有淤泥质土，流塑状，淤泥质软土具高灵敏度、触变性、大孔隙比、高 压缩

20、性等特点，工程性能较差。对车站开挖和盾构施工均存在一定影响。从沿线踏勘情况来看，沿线存在钱塘江、浦沿河、永久河等许多河流，这些对盾构施工是一大不利因素。本次勘探时未发现有其它明浜和暗浜的存在。1.1.5 地层物理力学指标表1.1.5-1 场地地基土特性一览表层号岩土名称物 理 性 质 指 标原位测试岩土施工工程分级地基土承载力特征值压缩 模量桩基参数渗透系数剪切试验静止侧压力系数基床系数含水量天然重度土粒比重孔隙比饱和度液限塑限塑性指数液性指数标贯重型动力触探试验钻孔灌注桩垂直水平固快(标准值)垂直水平土体侧向基床比例系数桩端端阻力特征值桩侧阻力特征值抗拔系数凝聚力内摩擦角W0GseSrWLW

21、PIPILNN63.5fakEs0.10.2qpaqsiaKvKHck0KVKXm%kN/m3%击/30cm击/10cmkPaMPakPakPacm/scm/skPakN/m3kN/m3kN/m40-1杂填土(6.00E-03)(5.00E-03)(3)（4）（2300）0-2素填土(7.00E-04)(5.00E-04)（2）（10）（2000）0-3冲填土2砂质粉土27.8 18.8 2.70030.801691.1 7.91107.0 120.70 8.30E-051.00E-045.0 26.50.402-1砂质粉土27.818.8 2.700.80393.69.31207.5150.

22、70 1.22E-042.58E-046.5 29.0 0.38100001300030002-3砂质粉土夹粉砂25.619.0 2.700.75291.813.41609.5200.70 1.00E-047.25E-043.0 29.5 0.36150001900040002-5砂质粉土28.518.6 2.700.82892.710.31208.0170.70 1.35E-042.75E-045.0 27.0 0.37130001650035002-6粉砂22.619.4 2.690.67789.816.417510.5240.60 1.20E-032.04E-033.0 30.0 0.3

23、4160002100048002-7粉砂夹淤泥质粉质粘土28.518.9 2.700.81095.36.71107.0180.65 8.80E-059.38E-058.0 22.0 0.45100001200025001淤泥质粉质粘土42.517.1 2.731.22591.238.821.511.31.29702.68.50.60 2.50E-071.00E-0711.5 10.0 0.585000550014002粉质粘土35.017.5 2.731.06290.037.323.913.40.85802.8100.60 3.00E-071.50E-0717.0 10.6 0.5560007

24、00018003粉砂21.918.3 2.690.79981.318.417010.0240.60 3.5 33.0 0.391-1粉质粘土25.919.3 2.730.73895.336.020.915.20.3718.81806.1180.75 5.00E-077.00E-0740.0 17.0 0.35160002000045001-2含砂粉质粘土27.118.8 2.720.81091.629.819.410.40.751201.5120.75 5.00E-071.00E-0618.0 17.0 0.48120001500035002-1粉质粘土28.718.8 2.720.84191

25、.332.620.312.40.6410.71305.0140.75 27.0 11.0 0.452-2含砂粉质粘土28.218.2 2.720.88786.531.020.710.30.761201.5130.75 21.5 18.0 0.483-1粉砂21.719.2 2.690.67287.720.418011.0280.60 5.00E-036.00E-032.0 32.0 0.37160001900055003-2圆砾2.6538.4 45022.02000600.80 2.50E-013.00E-011全风化砂质泥岩800302强风化砂质泥岩2000453中风化砂质泥岩320075

26、3中风化灰岩4000902强风化石英砂岩25001003中风化石英砂岩50001301-1全风化泥岩1500451-2强风化泥岩2200501-3中风化泥岩35001002-1全风化砂岩1800452-2强风化砂岩2300552-3中风化砂岩40001101.2 隧道平剖面设计1.2.1 盾构选型1）选型原则盾构机选型须综合考虑区间隧道的地质、工期要求、造价等各方面因素，其中工程地质条件应作为重点进行分析，盾构机的具体形式、功能、构造及其他参数应满足以上各方面的要求。经过对国内盾构施工技术的调查分析,针对杭州市地铁隧道盾构法施工,认为盾构机选型时应遵循以下几项基本原则: 盾构机技术水平先进可靠

27、,并适当超前,符合杭州轨道交通的具体情况。 所选盾构机应满足本标段区间隧道所穿越地层的施工需要。 要求盾构机对控制地表沉降配备有足够的功能并具有良好的操作性能。 为防出现地下构筑物的意外情况发生，盾构机最好能实现隧道(盾构机) 内清除或撤换障碍物的施工。 能满足本工程的隧道条件、施工长度、线形和管片参数，盾构设备（包括后续车架）安全可靠，推进速度快，一次无检修推进距离应大于3km。2）盾构机选型根据本标段盾构隧道通过地段工程地质特点，盾构机类型可选择泥水加压式盾构或土压平衡式盾构。泥水加压式盾构是将切削土体与泥水搅拌后形成高浓度泥水，然后由排泥管路将泥水泵送到地面。由于有一定压力的高浓度泥水可

28、在较短时间内使开挖面土体的表面形成透水性很低的泥膜（或止水域）使泥水压力可通过泥膜向土层传递，形成对抗地层水土压力的平衡力。该盾构机工作原理如下图1.2.1-1所示。土压平衡式盾构是指在推进时靠由刀盘切削下来的土体使开挖面地层保持稳定的一类盾构，盾构的前端紧靠刀盘设置密封仓，盾构推进时，前端刀盘旋转切削土体，切削下来的土体进入密封土仓，当土仓内的土体足够多时，可与开挖面的土、水压力相抗衡，使开挖面保持平衡。该盾构机工作原理如下图1.2.1-2所示。泥水加压式盾构适用的地质范围范围很大，从软弱砂质土层到砂砾层都可以使用，但由于施工弃土须进行泥水分离，用地较多、造价较贵。土压平衡式盾构适用范围较广

29、，可用于粘土、砂层、砂砾、卵石等土层以及这些土层的互层，加上在不同土层的地质条件下采用与之相适应塑流化改性技术（如泡沫等）极大的拓宽了该机型的施工领域，故近年来成为盾构机应用的主流机型，在软土质隧道工程中被广泛应用。下表1.2.1-1列出泥水加压式盾构与土压平衡式盾构各种性能的比较。 图1.2.1-1 泥水加压式盾构工作原理图 图1.2.1-2 土压平衡式盾构工作原理图3）本标段地层盾构适应性分析（1）本标段盾构通过地段工程地质特点本标段区间隧道穿越地层主要为2-5砂质粉土、1-1粉质粘土、1淤泥质粉质粘土以及3-2圆砾。本标段区间隧道穿越河道，地表水体比较发育。本标段区间隧道地下水水位埋深浅

30、。（2）泥水加压式盾构适应性分析泥水式盾构在粘土层中掘进的优势主要有：在不稳定地层中当盾构开挖面受阻时，采用泥水加压平衡盾构，能使开挖面保持稳定，确保隧道施工安全。处于地下水位以下的隧道，能在正常大气压下施工作业，无需用气压法施工。不会发生类似气压盾构的跑气喷发危险。泥水加压盾构能在较广土层范围内施工，对于气压盾构无法施工的滞水砂层、含水率高的黏土层及高水压砾石层，泥水加压平衡盾构也能进行施工。由于泥水在土层中的渗透性比空气在土中的透气性小，可在覆土较浅的条件下进行盾构法隧道施工。在覆土深及地下水位高的条件下，若用气压盾构施工则要用很高的压力，对施工人员健康不利，用泥水加压平衡盾构施工则无此影

31、响。由于开挖是密闭的，即使土层发生坍塌和涌水等意外情况，也不致危及整条隧道施工。地层的透水性比透气性要小得多，因此在大孔隙地层中施工时不必用化学灌浆等辅助措施来封闭加固地层，而且也可减少地下水的移动，从而减少由此而引起的地表沉降。泥水平衡盾构施工过程连续性好，效率高，且刀具在泥水环境中工作，由于泥水的冷却与润滑作用，刀具磨损小，有利于长距离掘进。由于泥水平衡盾构不设置螺旋输送机，盾构内部空间变大，在大直径隧道施工具有一定技术优势。表1.2.1-1 盾构机选型比较比较项目泥水加压式盾构土压平衡式盾构图示地层适应性适合淤泥质粘土、粉土、粉细砂等各类软土地层通过调节添加材料的浓度和用量适应不同地层，

32、但当水头较高时，搅拌土难以起到封水作用。开挖面稳定能力好较好施工场地需泥浆处理场，施工场地较大施工场地较小地面沉降控制压力控制精度高，对地面沉降控制精度高，更适用于大直径的盾构掘进机压力控制精度相对较低，对地面沉降控制精度相对较低，更适用于中小直径的盾构掘进机泥土输送方式泥水管道输送，可连续输送，输送速度快而均匀；占用隧道空间小，更便于隧道内的结构和路面同步施工。螺旋机出土，土箱运输，输送间断不连续，施工速度慢；占用隧道空间大，不便于隧道内的结构和路面的同步施工。对周围环境影响泥浆处理设备噪音、振动及碴土运输对环境产生影响较大碴土运输对环境产生一定影响施工存在问题水土不易分离，泥浆处理困难地表

33、沉降控制与施工人员的施工经验关系密切，需经验丰富的盾构操作手。设备费用及经济性6.3m直径约0.7亿元6.3m直径约0.5亿元（3）土压平衡式盾构适应性分析土压平衡盾构适用于黏性土地层。当土压平衡盾构在黏性土地层中施工时，因其黏合性好，切削下来的渣土在输送机内输送连续性好，出渣速度容易控制，掌子面容易稳定，掘进效率高。另外刀盘与工作面泥土摩擦力小，刀具磨损量小，利于长距离掘进。当地层中含砂时，土压平衡盾构在这种地层中掘进，砂土在螺旋输送机上输送连续性差，不易形成“土塞效应”，掘进面不易稳定。施工过程连续性差，效率低，刀盘与工作面土体摩擦力大，刀具磨损量大，不利于长距离掘进。在地层中富含水时，根

34、据施工经验，土压平衡盾构对高水压（0.3MPa以上）的地层适应性差。由于水的特性和压力作用，螺旋输送机无法保证正常的压力梯降，不能形成有效的“土塞效应”，易造成渣土喷涌。在大埋深富水地段、粉土地层，采用土压平衡盾构，地层土质黏性较大，极易形成泥饼，必须要求有较强的渣土改良能力。同时地层富水要求螺旋输送机有防止喷涌的能力。大比例的砂卵地层，螺旋输送机更难形成土塞，土压平衡盾构进行舱内压力控制困难，即使采用保压泵渣装置，操作室操作也难进行土压恒定控制。根据以上分析，本标段区间隧道选用泥水加压式盾构或土压平衡式盾构都是可行的，综合考虑技术经济性，推荐采用土压平衡式盾构机。这对不增加杭州地铁建设盾构类

35、型、提高盾构的通用性，减少备品备件，降低设备和施工费用，颇有益处。4）针对本标段区间土压平衡式盾构机改进土压平衡式盾构机在本标段掘进遇到的主要问题是：难以保证开挖面平衡的均匀性；刀具磨损；盾体密封。对于上述问题的解决主要有两个方面：一是对盾构机的主要功能部件进行选择或改善以更好地适应地质条件；二是对土体进行改良。第一方面主要有下述措施： 刀盘、刀具的选择对于土压平衡盾构，采用面板式刀盘时，由于泥土流经刀盘面板的开口进入土仓，盾构掘进时土仓内的土压力与开挖面的土压力之间产生压力降，且压力降的大小受面板刀开口的影响不易确定，从而使得开挖面的土压力不易控制。辐条式刀盘仅有几根辐条，切削下来的土体直接

36、进入土仓，没有压力损失，同时在辐条后设有搅拌叶片，土、砂流动顺畅，土压平衡容易控制。因此幅条式刀盘对砂、土等单一软土地层的适应性比面板式刀盘较强；但由于幅条式刀盘不能安装滚刀，在风化岩及软硬不均地层或硬岩地层掘进时，应采用面板式刀盘。本工程隧道断面可能穿越地层主要为砂质粉土及粉质粘土层，部分地段穿越圆砾夹层（该层存在承压水，水量丰富），同时需要穿越河流，因此建议本工程采用辐条面板式结构，如图1.2.1-3所示，其开口率要考虑可以进入最大粒径为25cm的卵石。 图1.2.1-3 辐条面板式刀盘图由于穿越砂质粉土层以及圆砾层，刀盘的耐磨性需要提高，因此刀盘面采取做带轮缘的封闭钢结构件，轮缘上焊耐磨

37、钢条；刀盘前面的周边区域焊耐磨层，轮缘区域的后部焊耐磨块，见图1.2.1-4。图1.2.1-4 刀盘上耐磨板（白色）外观刀具应根据本工程的特殊地质情况进行配置，比如增加撕裂刀、贝壳刀和中心刀等。为了适应长距离的掘进，各种刀具均可从刀盘内部进行拆卸及更换。 螺旋输送机螺旋输送机主要用于输送刀盘切削下来的渣土，通过改变螺旋机的转速，调节出土量，控制开挖面土压。螺旋输送机采用低速大扭转液压马达直接驱动螺杆旋转，径向出土形式。由于需要穿越圆砾层以及河流，建议螺旋输送机应设1道防水匝门,如图1.2.1-5所示。图1.2.1-5 加设闸门的螺旋输送机盾尾密封措施盾尾密封是为了防止注浆材料、地下水和开挖面泥浆与泥土从钢壳面板和管片外围流入盾构机内而设置的。如图1.2.1-6所示。盾尾密封装置由两边金属板保护的2道钢丝刷加1道钢板刷组成，刷子之间2个环形的空间用分布在盾尾的多个压注点注入的盾尾密封填满，可承受0.6MPa以下的水土压力。盾尾油脂压注装置是自带气动控制系统的盾尾油脂压注设备，它主要由组合式的油脂泵和气动控制系统等组成，用于对盾尾密封装置重填盾尾密封油脂。图1.2.1-6 盾尾密封示意图同步注浆系统同步注浆是指在盾构