（华信众恒工程项目咨询有限公司，四川 成都 610094）

   摘 要：成都城市地形地貌由平原、台地组成，地势西北高，东南低，主要由不同类型的黏土、砂土、砂卵石土、泥岩叠置组成，地下水丰富。作为中国内地第十二座开通轨道交通的城市，成都轨道交通的区间工程普遍采用盾构工法施工。本文依托某在建线路，就不同地质情况对区间造价的影响进行分析。

   关键词：地质情况；盾构区间；造价

   1 地质概况

   四川省位于我国地势三大梯级的第二级及第二和第三级的过渡地带，地势总体呈现西部高、东部低的趋势，在宏观上可分为三部分，东部为盆地区、西部为高山高原区、西南部为中高山区。东部盆地区可进一步划分为成都平原区、盆内丘陵区及盆周低山区。[1]成都市属于成都平原区，依托岷江支流府南河，地下水丰富，降水量大，出露的地层以第四系更新统和全新统松散堆积黏土、粉质黏土和砂卵石层为主。成都西部主要为砂卵石层，厚40-120米，中密-密实砂卵石层具有较高的变形模量，中深部地下空间稳定性总体较好；成都东部和南部主要为台地区、低山区及丘陵区，其地层主要为砂岩、泥岩，基岩完整性总体较好，利于地下空间利用。同时，成都地层的富水性由西向东逐渐减小。

   2 成都地铁穿越地层情况

   2010年9月27日，成都地铁1号线正式开通，成都成为中国内地第十二座开通轨道交通的城市。现在，成都地铁共开通12条线路，线路总长518.96千米，共计373座车站投入运营，46座换乘站，是全国地铁运营里程最快突破500公里的城市，全国排名第4。根据成都市已获批的轨道交通第四期建设规划，预计2024年底成都市地铁运营里程将达到692千米。

   根据成都地铁的地质勘测汇总统计，部分线路穿越地层情况如表1 [2]所示。

   3 不同地质对盾构区间造价的影响

   地铁区间隧道施工方法有明挖法、暗挖法、顶管法、盾构法等施工方法，而盾构施工技术凭借其机械化程度高、施工不影响地面交通、不受气候影响、对地面建筑影响小等特点而得到广泛应用。成都某条在建地铁线路呈西南~东北走向，区间隧道主要穿越中密-密实卵石土和中风化泥岩层，泥岩局部夹石膏层，线路主要采用盾构施工。下面以该线路为例，浅析不同地质情况对盾构区间造价的影响。

   3.1 砂卵石地层

   砂卵石地层是成都盾构区间施工常见的一种地质情况。砂卵石地层具有结构松散、无胶结能力等性质。同时，成都该地层的富水性高，在掘进过程中，容易扰动地层而发生塌陷，且砂卵石具有强度高、骨架效应等特点，对刀盘磨损较大，易发生刀盘卡死的现象。因此，盾构机在砂卵石地层中掘进主要考虑渣土改良。

   渣土改良一般分为化学改良和物理改良，而常用的渣土改良剂有水、泡沫剂、膨润土、高分子聚合物类材料等，其作用是改变渣土的塑流性、渗透性、磨损性、黏附性等力学性质。砂卵石地层中多数情况采用优势互补的复合改良，如采用膨润土+泡沫剂+水或膨润土+泡沫剂+高分子材料，具体配比参量需根据渣土改良塌落度试验进行确定。因此，渣土改良的不同配比将影响盾构区间造价。

   3.2 泥岩地层

   泥岩地层一般具有低透水性、较好的自稳性，但不具备良好的流塑性。泥岩地层的特性让盾构掘进时容易出现掘进姿态控制难、刀盘转动摩擦阻力增大等情况。因盾构机刀盘直径比盾体直径大，在泥岩层中掘进，刀盘前的水和部分气体会由二者间的通道流通至拼装完成的管片背后空隙，若空隙不能完全被填充，浆液在短时间内无法达到凝固，会影响注浆质量。因此，盾构机械在泥岩地层中掘进，主要通过调整掘进参数、加强控制同步注浆、增加洞内二次注浆等方式进行控制。

   浆液一般有水泥基单液浆、消石灰基单液浆、水泥基和消石灰基单液浆、水泥水玻璃双液浆等，浆液材料需根据地层条件、设备要求等进行试验配比。同时注浆量的填充系数也需要根据地层条件、施工状态进行确定。当地层裂隙较多，注浆量会明显增多，根据规范，填充系数宜为1.3~2.5。因此，注浆的浆液配合比及注浆量将影响盾构区间造价。

   3.3 砂卵石及泥岩复合地层

   复合地层可以理解为挖断面范围内和开挖延伸三维方向上由两种或两种以上不同地层组成，且这些地层的岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊的组合地层。[4]盾构法施工适用于地层较均一的情况，在不同性质的地层中施工难度将大幅增加，主要造成掘进参数选择困难、掘进效率低、刀盘刀具磨损严重等情况。盾构机械在复合地层中掘进，一般采用控制掘进速度、改良渣土、加固复合地层等方式保证掘进。

   本线路的复合地层情况主要为上层为砂卵石层，下层为泥岩层，同时砂卵石层在区间断面范围的占比无规律。因复合地层各地层岩性不一样，造成刀盘削切面受力复杂，可能对砂卵石层造成扰动，造成沉降。为保证盾构机在复合地层中稳定掘进，对区间上方地层进行加固，加固方式一般采用地面注浆，浆液材料可选用水泥砂浆或水泥水玻璃双液浆。因此，渣土改良以及复合地层加固将影响盾构区间造价。

   3.4 石膏地层

   石膏地层在地下水的作用下，其可溶成分逐渐溶解流失，造成地层孔隙率增大、渗透性增加，进一步可能发生为溶蚀空洞。当石膏溶于地下水，富含SO42-的地下水接触混凝土结构时，将使混凝土结构发生结晶类腐蚀，破坏混凝土表层组织结构，影响混凝土的耐久性，同时SO42-进入混凝土中，会造成钢筋腐蚀。

   根据区域地勘资料，线路的盾构区间将会穿越含石膏地层。其区域地下水发育，经判定，裂隙水对混凝土结构具有微～中等腐蚀性。针对此情况，该区域需要增加防腐措施，即盾构区间的管片增加外涂防腐涂料。因此，该区间较其他区间增加了防腐措施的费用。

   3.5 瓦斯地段

   成都市有多个油气田和含油气构造，包括新都气田、洛带气田、苏码头气田、三大湾气田、温江含油气构造和龙泉山含油气构造。[5]根据《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2019），瓦斯隧道区间根据全区间绝对瓦斯涌出量进行确定，分为微、低、高瓦斯区间。根据区域地勘资料，线路的盾构区间地段受新都气田影响，有可燃气体甲烷（CH4），为低瓦斯区间。

   根据天然气的逸出量和涌出量，并结合隧道所处的油气构造位置，地层、岩性等条件，参考《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2019）规定，对该段的盾构机进行相关改造。例如选用防爆型风机、防静电施工设备等，在盾构掘进施工过程中，加强隧道通风及对有害气体的监测，同时对该段的管片混凝土掺加气密剂。因此，该区间较其他区间增加了盾构机防爆改装费用、管片增加气密剂等费用。

   3.6 指标分析

   通过对8.3m直径盾构区间在不同地质情况下渣土改良、同步注浆及二次注浆的造价进行分析，在复合地层中，渣土改良单价较高（见表2），在卵石层中，同步注浆及二次注浆的单价较高（见表3）。随着技术的不断发展，后续还需要对相关数据进行收集、分析。

表2 8.3m直径盾构区间不同地质渣土改良平均单价

表3 8.3m直径盾构区间不同地质同步注浆及二次注浆平均单价

   4 结语

   本文选择该线路部分盾构区间作为样本，进行简要分析，如图4、图5所示。

   掘进费用占区间（不含措施费用）造价的52%~55%左右，盾构管片费用占区间（不含措施费用）造价的35%~40%，而受地层影响的造价，主要为；

  （1）渣土改良，该部分费用占盾构掘进费用的比例约为3%~6%，其中在复合地层中比例最高；

  （2）衬砌壁后注浆的费用占盾构掘进费用比例约为15%~18%，在富水砂卵石层中比例最高，同时该部分费用还会受沿线的建构筑物、管线等影响，在穿越或侧穿过程中，为保证施工安全，可能会加大同步注浆量；

  （3）区间结构因地层增加的相关措施如添加气密剂、涂刷防腐涂料等，占管片费用约为1%~2%左右。

   随着施工工艺、设备机械、新材料的迅速发展和不断提升，地层影响的造价有望进一步降低。同时，造价咨询单位需要做好施工过程中的数据积累，为后续盾构区间费用的造价控制提供参考。

   参考文献：

   [1] 四川省地质调查院.四川省主要城市环境地质调查评价报告[S].2008年5月

   [2] 邓勇,管会生,任霄编著.成都特殊地质条件下地铁盾构选型与施工关键技术[C].出版：西南交通大学出版社.出版日期：2018年12月01日

   [3]张英明1郭宏浩1李腾飞1罗良乾1,2.大直径土压平衡盾构在成都富水砂卵石地层施工的关键技术[J].建筑机械.2020,(07)

   [4] 竺维彬1，2 钟长平3 米晋生1 黄威然4.超大直径复合式盾构施工技术挑战和展望[J].现代隧道技术.2021,58(03)

   [5]苏培东，廖军兆，王奇，等．四川盆地龙泉山含油气构造浅层天然气对隧道工程危害研究［J］．工程地质学报，2014，22（6）: 1287 －1293．

   [6]TB10120-2019，铁路瓦斯隧道技术规范 [S]

   [7] 李宏刚.全断面泥岩复合地层盾构姿态及管片安装质量控制[J]. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2017,(S1)

   [8] 王海明. 上卵石下泥岩地层盾构掘进控制技术研究[J]. 铁道建筑技术.2021,(06)