1）隧道的基本介绍

成都地铁4号线二期工程总共分为三大标段，各标段内隧道基本的情况大致如下：

①东三环站（不含）—蜀王大道站（含）标段：纵向长度约433.8 m。本区间隧道顶板埋深为8.5～12.6 m，底板埋深为15.5～19.6 m。

②蜀王大道站（不含）—十陵站（含）标段：纵向长度约724.9 m。本区间隧道顶板埋深为7.3～15.5 m，底板埋深为14.3～22.5 m。

③二期工程西延线标段：连接市区至西部温江区的线路，全长10.804 km，隧道埋深10～30 m。

2）地质概况

①地质特征。

隧道主要穿越地层为黏土夹卵石、卵石土、全风化泥岩层，卵石层为中密～密实状，呈层状分布于隧道结构范围内。该卵石层主要由黏粒充填，局部由中砂充填，透水性中等。在二期工程西延线标段，隧道基本位于密实砂卵石层中，且含有粒径30 cm以上的大漂石，如图2-13所示，地质勘测基坑中卵石含量很大，同时伴随有粒径很大的卵石。

图2-13　地质勘测基坑卵石情况

②水文特征。

该工程范围内地下水主要有三种类型：一是赋存于黏土层之上的上层滞水；二是赋存于黏土、卵石土中的孔隙水，该层卵石主要由黏粒充填，工点范围内卵石土层渗透系数K取1.74×10-5 m/s；三是基岩裂隙水（基岩溶孔溶隙裂隙潜水）。表层杂填土为弱透水层，地表不发育，对隧道工程影响较小。

综上所述，本工程有以下施工难点：

①砂卵石尤其是富含漂石地层掘进主驱动扭矩问题。

中密、密实卵石层细颗粒成分含量少，渣土的摩擦阻力大，刀盘需要较大的搅拌力矩。当渣土改良不佳时，土舱一旦建立压力则刀盘扭矩急剧增大，导致堵转。如果不建立压力，地面又会发生沉降。

而二期工程西延线与中心城区相比，具有漂石粒径及含量更大的特点。大粒径漂石卡死刀盘的风险更高，同时主轴承可能承受较大的偏载。

②砂卵石尤其是富含漂石地层掘进刀盘、刀具磨损严重及换刀困难等问题。

在砂卵石地层掘进，由于卵石不能被破碎，常常对刀盘刀具进行二次磨损甚至多次磨损，且整个刀盘盘体及刀具本身直接与卵石接触，卵石不仅对刀具刃口有磨损，甚至对整个刀体和刀盘盘体产生磨损。而二期工程西延线所含漂石粒径较大，数量较多，对刀盘、刀具的磨损更加严重。

同时由于砂卵石层细颗粒含量少、透气性好，在需要带压进舱换刀时很难保住气压，产生换刀困难的问题。

③螺旋机的磨损及卡螺旋机问题。

盾构在卵石土层中掘进时，螺旋机叶片和筒体常常出现很严重的磨损，另外，由于卵石在螺旋机内堆积，特别是输送大卵石时，容易卡住螺旋机，严重时甚至会发生断轴现象。

④强透水地层的喷涌问题。(www.daowen.com)

穿越的砂卵石层为强透水层，由于圆砾及砾砂层细颗粒成分含量少，不易自然形成能够止水的流塑状渣土，在渣土改良不到位时极易发生喷涌，导致土舱失压引起地层沉降，严重时会发生“塌坑”现象。

⑤地面沉降难以控制问题。

在密实卵砾层条件下，有时可能会欠压掘进，此时会产生较大沉降。另外，当在卵石层中掘进时，常常由于刀盘掘进扰动地层产生超挖，此时同步注浆尚不能补充，容易形成空洞。故即使当时不会发生沉降，但盾构过后地面也会陆续发生沉降。

⑥结泥饼问题。

有部分区间穿越强风化泥岩、中等风化泥岩层，刀盘中心区域容易形成“泥饼”，导致设备切削效率降低甚至发生堵舱。

⑦精确的方向控制问题。

盾构施工的区间平纵面上有几处曲线，且平面最小曲线半径只有300 m，这对盾构的导向系统精度要求更高，因为只有高精度的导向系统才能保证线路方向的正确性。

3）盾构适应性设计

针对工程重难点，盾构机进行如下适应性设计：

①刀盘。

需要安装足够数量的滚刀以保证破岩，同时又具有较大的开口率，以便通过一定粒径的卵石。刀盘必须保证足够的刚度、强度。要求刀盘的刀具具有较强的耐冲击、耐磨损、耐二次磨损能力。配置滚刀时，滚刀并不以滚压破岩方式而以扰松开挖面的方式起作用，因此滚刀的刃口要厚，刃口的数量要足够多。

②刀盘驱动系统。

刀盘驱动系统应满足在对扭矩要求较高的地层中掘进，最高转速为3.35 r/min，可以满足在风化岩中较快转速的掘进要求。

主驱动采用中间支承方式，可有效防止中心泥饼产生。利用刀盘（旋转）和承压隔板（固定）的相对运动进行搅拌，并在隔板上焊接被动搅拌棒及高压水冲刷装置，可有效防止中心泥饼产生。

③螺旋输送机。

有相应的耐磨设计：叶片周边镶焊合金块，叶片侧面及螺旋轴堆焊耐磨层，筒体内壁焊接耐磨复合钢板。

防喷设计：螺旋轴设计3道闸门，分别是土舱入口处1道闸门和螺旋机尾部的2道闸门。当盾构通过富水区间时可通过调节不同闸门开度来降低不利影响。

同时，螺旋机出渣口位置预留保压泵接口，必要时可关闭出渣门，将保压泵接口与保压泵连接，通过保压泵控制出渣，进一步控制土舱内压力。

观察窗设计：螺旋机观察窗盖板采用插板方式，检查螺旋机情况时便可方便开关。

④其他。

盾构设计时还应配备泡沫系统、膨润土系统、聚合物注入系统、同步注浆系统、双液二次补强注浆系统、超前注浆系统，配备人舱。