珠三角城際廣佛環(huán)線GFHD-2標(biāo)項(xiàng)目科技成果“大埋深長(zhǎng)距離復(fù)雜巖層盾構(gòu)隧道綜合修建技術(shù)研究”經(jīng)過(guò)北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)鑒定通過(guò)，研究成果總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中“EPB+TBM雙模盾構(gòu)快速轉(zhuǎn)換技術(shù)”達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

近年來(lái)，伴隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展和隧道工程施工工藝技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)已經(jīng)成為當(dāng)今世界上隧道及地下工程規(guī)模最大、數(shù)量最多、地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)形式最復(fù)雜、修建技術(shù)發(fā)展速度最快的國(guó)家。其中，盾構(gòu)法作為現(xiàn)代隧道及地下工程項(xiàng)目建設(shè)的重要施工方法，因其機(jī)械化程度高、施工安全風(fēng)險(xiǎn)低、掘進(jìn)速度快、施工環(huán)境影響小、復(fù)雜地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于城市軌道交通工程、公路工程、鐵路工程及城市綜合管廊隧道等工程領(lǐng)域中，盾構(gòu)隧道工程建設(shè)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大。隨著盾構(gòu)施工技術(shù)的不斷發(fā)展，盾構(gòu)機(jī)的種類(lèi)也越來(lái)越豐富，盾構(gòu)機(jī)上采用的新技術(shù)、新工藝越來(lái)越多，其所能適應(yīng)的地質(zhì)條件也越來(lái)越復(fù)雜。公司承建的珠三角城際軌道交通廣佛環(huán)線廣州南至白云機(jī)場(chǎng)段東環(huán)隧道大源站～太和站區(qū)間盾構(gòu)隧道工程上、下行線分別長(zhǎng)6144米和6148米，隧道直徑8.8米，埋深12～158米，隧道兩端為2535米+1397米復(fù)合地層、中間為2212米全斷面硬巖段，且為獨(dú)頭掘進(jìn)。盾構(gòu)需獨(dú)頭長(zhǎng)距離穿越大埋深巖層，巖層區(qū)域內(nèi)水系發(fā)育，地下水豐富，施工和運(yùn)營(yíng)期間最大水壓力超過(guò)1.2MPa，這是目前國(guó)內(nèi)盾構(gòu)施工承受水壓力之最，地質(zhì)條件非常復(fù)雜，且需穿越2條地層破碎帶、多處風(fēng)化滯水凹槽、孤石、水庫(kù)、大直徑高壓煤氣管道、建構(gòu)筑物、市政道路、侵入隧道主體水井等重大風(fēng)險(xiǎn)源，工程條件復(fù)雜，穿越條件十分嚴(yán)苛，是廣佛環(huán)線工程中的重大技術(shù)難題。

單護(hù)盾EPB+TBM雙模盾構(gòu)示意

通常情況下，單一模式盾構(gòu)機(jī)在極端硬巖地層掘進(jìn)效率低，單護(hù)盾或雙護(hù)盾TBM無(wú)法在復(fù)合地層中掘進(jìn)，土壓平衡(EPB)和TBM兩種功能模式不能同時(shí)共存的離線式雙模掘進(jìn)機(jī)在隧道內(nèi)進(jìn)行土壓和TBM模式轉(zhuǎn)換時(shí)，耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月以上，嚴(yán)重影響整體工期。軌道公司廣佛環(huán)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的論證，提出“單護(hù)盾EPB+TBM雙模盾構(gòu)機(jī)施工技術(shù)”的構(gòu)想，并得到業(yè)主和設(shè)備廠商的大力支持。目前，國(guó)內(nèi)外首次使用的大直徑單護(hù)盾EPB+TBM在線式雙模盾構(gòu)機(jī)已在項(xiàng)目盾構(gòu)隧道施工中成功進(jìn)行掘進(jìn)施工。

????盾構(gòu)兩種模式掘進(jìn)示意

該盾構(gòu)機(jī)的土壓平衡(EPB)和TBM兩種功能模式可同時(shí)共存并隨時(shí)切換，兼具土壓平衡盾構(gòu)機(jī)和全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，以適應(yīng)在軟土層、軟巖層和全斷面巖石層復(fù)合區(qū)間的順利掘進(jìn)。設(shè)備通過(guò)主機(jī)皮帶機(jī)和螺旋輸送機(jī)的平行式設(shè)計(jì)，減少了以往同類(lèi)型設(shè)備的模式切換時(shí)部件拆卸更換的過(guò)程，僅需7天即可完成模式轉(zhuǎn)換，為盾構(gòu)施工安全控制、保證有效工期打下了基礎(chǔ)。目前珠三角城際廣佛環(huán)線單護(hù)盾雙模盾構(gòu)EPB模式安全順利掘進(jìn)完成、TBM模式轉(zhuǎn)換完成、雙線TBM模式掘進(jìn)順暢、進(jìn)尺良好。單護(hù)盾雙模盾構(gòu)施工技術(shù)研究、使用致使盾構(gòu)施工安全控制與施工期盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性打下基礎(chǔ)，并為類(lèi)似工程提供借鑒經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)形象進(jìn)度的提升、節(jié)能環(huán)保效益得到保證，中鐵十九局軌道公司品牌社會(huì)形象及行業(yè)影響力也顯著提升，社會(huì)效益具大。珠三角城際廣佛環(huán)線項(xiàng)目在安全順利完成既定施工任務(wù)的同時(shí)，科技創(chuàng)新成果也斬獲頗豐，截至目前，承擔(dān)股份公司科研課題一項(xiàng)，完成專(zhuān)利50項(xiàng)(發(fā)明申請(qǐng)完成23項(xiàng)/授權(quán)5項(xiàng)，實(shí)用新型申請(qǐng)27項(xiàng)/授權(quán)19項(xiàng))、工法1項(xiàng)(省部級(jí))、工法關(guān)鍵技術(shù)2項(xiàng)、集團(tuán)四新技術(shù)2項(xiàng)、科技論文發(fā)表18篇（2篇EI、9篇核心)。成果可直接應(yīng)用于今后類(lèi)似工程，解決工藝技術(shù)難題，為技術(shù)創(chuàng)新工作提供良好的支撐。