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摘要：成都西环线紫瑞隧道，是连接川藏铁路成蒲段与成昆铁路的重难点工程。盾构机选型是决定工程成功与否的战略性决策，施工单位中铁二局城通分公司，在中铁二局总体协调下，欧亿代理与业主、设计、监理进行了广泛沟通，与设备制造单位中铁装备进行了认真而仔细的研讨和比选，最终选择气垫直排式泥水平衡与土压平衡双模式盾构机。

关键词：特殊复杂地质；铁路隧道；盾构机选型

中图分类号：U455.43  文献标识码：A

1 引言

　　成都西环线紫瑞隧道是新建成都至蒲江铁路引入成都枢纽西环线成都南至红牌楼段增建第二线工程，是串联成都市内东、南、西、北4个主要的铁路客运站的关键性工程，欧亿代理中心衔接以成都为中心，对外呈放射状的所有铁路干线以及成都市轨道交通中心城区的各条放射线路，具有服务城市交通的路网条件和独特优势。而成都西环线连接成蒲铁路与成昆铁路，成蒲铁路西在朝阳湖站与未来川藏铁路相连，是西部路网的重要组成部分。因此可以说成都西环线紫瑞隧道也是国家重点工程的一部分，是实现枢纽环线全线双向贯通的最后关键环节，建成后将极大提高成都市铁路枢纽疏解能力，对提升成都铁路枢纽地位和实现环线公交化运营具有重要意义(见图1），对加快西部大开发进程具有重要的意义。

图1 成都“铁路城市公交化”环线示意图

2 成都西环线紫瑞隧道概况及地质主要情况

2.1 成都西环线紫瑞隧道概况

　　工程项目位于成都紫瑞大道南侧、南方半岛花园小区北侧，沿紫瑞大道南侧自东向西敷设。结构形式采用单洞双线隧道，隧道内径11.3m，外径12.4m。盾构管片厚度550mm，管片宽度1.5m，管片全环采用6+2+1衬砌形式；隧道主要穿越卵石土、泥岩夹砂岩；地下水主要有两种类型：一是松散土层孔隙潜水，二是基岩裂隙水；隧道洞身范围的地下水水压力为100～300kPa（3bar）。项目基本情况详见图2。

图2 项目基本情况示意图

　　线路经过河流、普铁、高速公路、城区高层建筑、立交桥及居民小区等特殊地域。线路地面情况如卫星照片图3。

图3 线路走向地面卫星照片

2.2 成都西环线紫瑞隧道要地质情况

　　隧道穿越卵石土、泥岩夹砂岩。卵石土（Q3fgl+al）：稍密-中密；卵石含量约为60%，粒径60～200mm，局部夹漂石，磨圆度较好，粗圆砾约占15%，分选性较差，充填物以砂为主，夹少量粘性土及砾石。卵石成分主要为岩浆岩与变质岩类岩石，卵砾石以弱风化为主；泥岩夹砂岩（K2g）：紫红、砖红色，泥质结构，块状构造，泥质胶结，节理较发育，岩质软，易风化，浸水后易软化崩解。弱风化带（W2）岩芯呈柱状、短柱状、饼状，节长5～40cm，属Ⅳ级软石。分布于全段卵石层之下，单轴极限抗压强度：4.5MPa。

　　地下水主要有两种类型：一是松散土层孔隙潜水，二是基岩裂隙水。卵石土、粗圆砾土层较厚，且分布范围大，其间赋存有大量的孔隙潜水。勘察期间该场地范围内地下水静止水位埋深3.0～10.6m，高程480.0～486.0m，含水层厚度10～25m，为孔隙潜水，局部由于地形和上覆黏性土层控制，具承压性。根据附近抽水试验资料：细砂、卵石土渗透系数K＝15～25m/d，为强透水层。黏性土层为弱透水层，地下水含量甚微，对工程影响较小。基岩裂隙水主要赋存于下伏泥岩裂隙中，由于泥岩透水性差，为相对隔水层，且裂隙不甚发育，基岩裂隙水含量微弱，与上部交换循环缓慢。隧道洞身范围的地下水水压力为100～300kPa（3bar）。

3 工程风险点及盾构施工重难点

3.1 该标段盾构施工主要风险点

　　工程风险点如图4。

图4 工程风险点图

　　盾构施工有以下主要风险点：

　　始发段位于南方半岛小区右侧，盾构隧道位于砂卵石地层，上部覆土约8.0～9.2m，距离房屋约31.5m。南方半岛小区房屋为6+1层砖混结构，基础采用Φ300～Φ350摩擦桩作基础，桩基长8～10m，基本位于成都粘土内;

　　隧道下穿成都主要交通干道——神仙树南路，隧道上部覆土约11.86m位于砂卵石中，上覆人工填土及粉质粘土。神仙树南路道路宽约20m，通行车流量大;

　　隧道下穿肖家河及1.8m中水管，与肖家河净距8.5m，与1.8米中水管基础净距5m，位于砂卵石地层，上覆人工填土及松软土。肖家河河宽约15m，河底处标高488.53m；

　　隧道下穿地铁5号线车站及7号线C出入口通道,隧道顶距离5号线车站底板及7号线C通道底板的竖向距离分别为0.32m及1m。位于砂卵石土层，上覆人工填土及松软土。

　　隧道下穿成雅高速高架桥，隧道位于砂卵石土层内，覆土深度8～9m，拱顶5.5m左右为既有的过铁路地道，隧道结构与桥墩水平净距4-9m。成雅高速高架桥为直径1.5m、长约25m的独立摩擦桩基础；

　　隧道长距离侧穿成昆西环联络线，隧道与路基段在平面上平行，最小线间距为19.6m。该段隧道覆土厚度13.0～20.4m，该段隧道位于砂卵石土及泥岩地层，部分段落穿过砂卵石与泥岩接触面；

　　隧道侧穿侧穿元华路市政高架桥，隧道侧穿高架桥部分桥桩，隧道与桥桩水平净距约2.9～8m。 3.2盾构施工重难点

　　隧道施工重难点有以下四点：

　　（1）隧道盾构段沿线建（构）筑物及管线保护是重难点。

　　（2）隧道盾构段长距离掘进效率保证是施工控制的重点。

　　（3）大直径盾构在浅覆土富水砂卵石复合地层中掘进控制地表沉降是工程重难点。

　　（4）邻近既有线施工如何保证既有线行车安全是施工管理重点。

4 工程重难点所致盾构施工的问题及相关选型案例分析

4.1 工程重难点所致盾构施工的问题

　　根据工程风险点情况和重难点分析，要保证沿线建（构）筑物及管线保护，要确保邻近既有线施工如何保证既有线行车安全，控制地表沉降是大直径盾构机在浅覆土富水砂卵石复合地层中掘进的问题一；

　　施工地段主要为卵石土、泥岩夹砂岩。在卵石土地层中，卵石含量约为60%，粒径60～200mm，局部夹漂石，常规泥水盾构在掘进过程中存在的气垫仓滞排或者采石箱堵塞，是问题二；

　　盾构区间存在较长距离的泥岩夹砂岩地层，刀盘结泥饼与泥水分离困难是问题三；

　　由于在较长卵石、圆砾、细砂等地层掘进，刀盘、刀具、泥浆管路较严重的磨损是问题四；

　　盾构在卵石地层浅覆土掘进时，可能存在击穿的风险是问题五；

　　在卵石地层中掘进刀盘启动扭矩大是问题六。