广州地铁9号线首创双模式盾构机顺利完成首次穿越

双模盾构机缓缓驶出洞口

4月6日，在广州地铁9号线2标施工现场，一台双模式盾构机在众人的期盼中缓缓驶出隧道洞口，这标志着广州地铁第一个采用双模盾构技术施工的项目在经历了15个月的考验之后，取得圆满成功。广州地铁9号线2标是国内第一个采用双模盾构技术施工并实现双线贯通的项目。

“泥水+土压”，攻克地质难题

广州地铁9号线从花都飞鹅岭到白云高增，纵贯花都东、西，全长20.1公里，是目前广州施工难度最大的一条地铁线。9号线2标盾构区间（花都汽车城—广州北站）从花都汽车城站开始，沿风神大道，下穿天马河，经过广清高速新华出入口，顺着农新路至全线最大的车站——广州北站。区间全长1.68公里。该标段地质情况复杂，溶土洞特别发育，地质钻探表明该区间见洞率高达到43.97%，很大一部分地段存在上软下硬的复合地层。为了预控风险，确保安全，经专家反复论证，该标段区间最终采用“泥水+土压”双模盾构机掘进。这是国内第一次采用双模盾构施工技术的地铁项目。

9号线的盾构机

双模式盾构自投入使用以来，一路穿河越堑，成功穿越各个风险地带，没有出现坍塌等异常现象，地面沉降可控，对市民的生产生活干扰影响降到了最低。根据施工需要，盾构机共进行了32次“模式切换”，初步掌握了盾构在全断面砂层、粘土层、加固体、灰岩地层、上软下硬复合地层、房屋下方、河底等条件下的切换技术和应对措施管理，真正实现安全、快速的连续切换。本次双线贯通，真正实现了双模式盾构机从设计、制造、施工的完整流程，验证了双模式盾构机的科学性、合理性和较强的适应性。

正循环+半逆循环，避免排渣困难

据介绍，9号线2标不仅要克服地质条件异常复杂的难题，而且还要下穿大直径管道、在建下沉隧道、溶土洞极为发育的天马河、农新排污站建筑群、广清高速公路群、新华收费站、布心村建筑群等高危路段。双模式盾构机在施工中充分发挥了适应性强、抗风险性能高、掘进效率快的优势。下穿天马河，是目前国内第一例在岩溶区下穿河流的盾构施工，施工面对浅覆土、抛填石、溶洞发育、上软下硬等复合地层，上覆砂层稳定性极差。在施工过程中，主要采用“泥水模式掘进为主，土压模式排石”的组合，采用逆循环或备用管正循环+半逆循环的方式，有效避免了排渣困难的风险，安全顺利通过。广清高速段的施工，包括收费站的出入口匝道、正线段、收费站，正线段覆土仅一倍洞距，主要以软弱地层和局部上软下硬复合为主。通过严格的参数控制，三维管控，泥水掘进模式的充分准备、土压模式的安全快速掘进、详实可行的交通疏解预案，安全顺利地完成下穿施工。

该项目还采用了先进、科学的钢套筒接收盾构机的施工方案。常规施工，盾构机到达端头，需要对车站端头进行地基加固处理，而采用钢套筒接收，只需要在车站底板上紧贴端头连续墙拼装预制的钢套筒及反力支架，在套筒内填砂石、泥浆、水，进行充气加压，保障套筒内压力达到设计值且保持稳定。盾构机在破除连续墙后直接进入钢套筒的密闭环境内。由于套筒内密实且压力稳定，车站端头土体不会产生压力差进而保障地面不会有塌陷、严重沉降。钢套筒接收盾构机代替端头加固，不仅极大限度降低了工程费用和施工企业成本，不占用场地，减少管线迁改等工程量和围蔽范围，而且钢套筒还可以重复使用。

广州号称“地质博物馆”，地质条件千变万化，最适合采用双模式盾构机施工。采用双模式盾构机施工，综合效益高。双模切换掘进，操作相对简单，安全可控。

双模盾构施工，既提高效益又降低风险

据介绍，在地铁9号线，全线共使用了16台次盾构机，其中泥水盾构10台，土压盾构4台，2台为泥水/土压双模式盾构机。从目前盾构施工来看，无论是土压还是泥水盾构，均是单一模式有较大的局限性。土压盾构在掘进效率、排渣能力方面优于泥水盾构，但沉降控制相对薄弱，容易出现沉降过大等问题。泥水盾构在地面沉降的精准控制方面有较大的优势，对土仓内压力的平衡控制更为稳定。但在灰岩地层中，由于裂隙发育，岩石强度不均，盾构推进时切削下来的石块大小不一，不但容易造成排浆管堵塞；而且排渣不畅，在土仓内堆积亦会对刀具造成破坏。

双模式盾构机，既具备土压盾构机掘进高效的特点，又能达到泥水盾构机沉降控制好的优点。双模式盾构机在广州地铁岩溶地区已成功应用，表明了双模式盾构机在模式快速切换、掘进模式功能互补及对复杂地层的适应性等方面而言，具有很好的经济效益和社会效益，而且可以有效降低施工中的风险，保证在复杂地层中盾构施工的安全、施工质量及施工进度。

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