一、基本概况

深圳地铁五号线盾构区间左线里程为DK21+822.591~DK23+819.487，总长度为2003.962m，右线里程为DK21+761.391~DK23+819.487，总长度为2057.628m，左右线合计4061.59m。从民治站始发，五和站接收。盾构穿越地层分布极不均匀，主要穿越砾质粘土、全风化、中风化、微风化花岗岩和球状风化体，其中微风化花岗岩总长度约300m，局部为全断面岩层。隧道上覆地层厚度变化大，为11.5m～33.0m。一般覆土薄的洞身地层较软弱，覆土厚的洞身地层较硬。本场地地下水按赋存条件主要为孔隙水，孔隙水主要赋存在残积层中。地下水位埋深1.2～8.0m，地下水总的径流方向为由南向北，地下水的排泄途径主要是蒸发，主要补给来源为大气降水。管井降水难于疏干上层滞水，地层软弱、含水量大，地质条件极其复杂。

二、疑难问题

深圳地区地下水位高，岩面起伏大，差异性地质普遍。施工范围内最大的外部风险源是既有平南铁路，全线共两次邻近和三次下穿既有平南铁路。深民暗挖区间一直与平南铁路相伴，其中有130m范围距铁路小于10m，最近处仅3.6m;整个民治车站也邻近平南铁路;长深暗挖区间下穿平南铁路;民五盾构区间两次下穿平南铁路，安全风险巨大。施工中两个车站均处于偏压基坑的不利环境。民治站邻近平南铁路，左右基坑偏压9m左右，既有平南铁路昼夜通行50对列车;五和站邻近宝安区主干道布龙公路，左右基坑偏压8m左右。布龙公路设计通行能力7500辆/昼夜，但目前的日均车流量已达2.8万辆/昼夜。偏压基坑施工在动荷载作用下的安全隐患矛盾突出。盾构区间散布多处硬度极高的球状微风化花岗岩，极易造成刀具损坏、变形，致使整个盾构机瘫痪，安全风险巨大。

三、解决方法

3.1  民治站左线盾构出洞采取冻结加固，盾构顺利出洞。由于深圳位于亚热带，常年温度较高，采用冻结法受到一定限制。通过数值模拟计算和现场监测，得到冻结10天，除少数相邻冻结孔未交圈外，大部分相邻冻结孔均基本交圈，已形成一定厚度的冻结壁;冻结15天后，冻结壁形状已发展形成，冻结壁有效厚度达到2.8m;冻结30天后，冻结壁有效厚度达到3.0m，满足在积极冻结期内形成设计冻结壁厚度的要求;冻土墙的平均温度为-15℃，低于设计温度;应根据现场条件适当延长人工局部解冻时间12h或者冻结管周围的冻土融化达到10mm～20mm时，开始拔管。

3.2  运用探地雷达检测技术，通过钻孔、模拟和现场试验等手段，对探地雷达现场观测系统的布置、关键技术参数的设置、野外工作方法及数据处理技术进行了详细研究，总结了信号处理的方法，对资料的分析解释进行了详细的讨论和研究，取得了较好的成果，为复杂条件下地铁盾构施工提供指导作用。

3.3  花岗岩球状风化球的存在往往对盾构施工造成不良影响，必须对风化球采取必要的处理措施，以确保盾构施工的速度。现场风化球的处理，应对场地条件、风化球埋深、风化球分布、风化球大小等进行综合考虑，选择经济、安全的风化球预处理方法。

3.4  在上软下硬不均匀地层中，换刀宜优先选择全断面岩层中，又快又经济;依据加固与盾构的时间关系可分为主动加固区和被动加固区：一种是为了节省工期，根据工期情况可以合理的预先设置换刀加固区，或者穿越建(构)筑物等地质不明段时，穿越前应设定加固区，这就叫主动加固区，包括的主要方法有密排钻孔桩法、旋喷桩法、WSS注双液浆法，此类方法需要增加许多成本;另一种是盾构一直到掘不动为止，然后再考虑土体加固，这就叫被动加固区，包括的主要方法有：带压开舱法、洞内灌浆法，此类方法是成本低廉，但影响进度。

四、成果形式

4.1.工法

1、2010年度安徽省工法：盾构穿越上软下硬地层施工工法(AHGF72-10)

2、2010年度安徽省工法：盾构穿越上硬质球状风化体超前处理工法(AHGF75-10)

4.2.发明专利

1、盾构机舱内掌子面加固结构、其施工方法及设备(ZL201110442815.1)

2、一种用于盾构机舱内掌子面加固施工的盾构机改进结构(ZL201410259234.8)

4.3.实用新型专利

1、盾构机掘进范围内冲击钻超前处理风化球形成的加固结构(ZL201220240848.8)

2、盾构机舱内掌子面加固结构(ZL201120552673.X)

3、用于盾构机舱内掌子面加固施工的盾构机改进结构(ZL201120552064.2)

五、成果持有单位

中铁四局集团有限公司城市轨道交通工程分公司