孖雅区间剖面图
工程概况
深圳地铁10 号线是深圳地铁三期工程建设中的一条主干线，全长42km，线路地形地质条件和环境条件复杂。其中孖岭站—雅宝站区间（简称孖雅区间）穿越梅林鸡公山，隧道最大埋深232.7m，最小埋深16.7m，洞身主要为花岗岩硬岩，岩石抗压强度最大达150MPa，且隧道需下穿厦深高铁，不允许爆破。孖雅区间以硬岩为主，为解决硬岩开挖和爆破减震要求，深圳地铁首次采用2 台φ6500mm 双护盾TBM施工，掘进长度2688m，左、右线总长5376m。隧道最大纵坡为28‰，TBM 上坡掘进。始发井深44m，井口尺寸 为15m×25m，吊出井位于雅宝站。TBM 隧道内径为5400mm、外径为6200mm，管片厚度为400mm，宽度为1500mm，每环由6 块组成（3 块标准、2 块邻接块、1 块封顶块，ABA 错缝拼装形式），采用M30 弯曲螺杆连接，混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P12。
孖雅区间起于孖岭站，沿彩田路下方敷设，途经艺丰花园、彩田加油站、富国工业区，下穿梅观高速后进入鸡公山山体，沿直线向北穿越鸡公山，于南坪检查站处出山体，经溪山美地园最后止于雅宝站。孖雅区间TBM 设计右线掘进里程为YDK8+359.066～YDK11+160，正线区间范围内设置施工竖井及横通道1 处，风井2 座，跟随变电所2 座，联络通道7 座，废水泵房2 座；其中横通道兼作联络通道，1号风井兼作跟随所、联络通道与泵房，2 号风井兼作跟随所，6 号联络通道兼作泵房。TBM 掘进区间线路最小曲线半径R=600m，线路纵断面为“V”形坡，最大坡度为28‰，最小线间距为13.5m，最大线间距为16m，区间正线线路隧道埋深为16.4～232.68m。孖雅区间剖面见上图。
本区间地层从上至下主要为素填土、淤泥质黏性土、含有机质砂、粗砂、砾砂、卵石、全风化～微风化混合岩。区间隧道洞身范围穿越地层主要为微风化花岗岩，其单轴抗压强度为33～150MPa，占TBM隧道段长度95%，隧道通过断层破碎带11 条，下穿厦深高铁净距为41m，上跨东深供水隧洞净距为7m。孖雅区间地质剖面见图。
孖雅区间地质剖面图
工程难点及风险
（1）本隧道穿越地层主要为中风化、微风化花岗岩（平均单轴抗压强度为 95MPa，最大单轴抗压强度为 150MPa），以长距离硬岩掘进为主，采用单护盾 TBM 施工，在深圳属首次，无相关施工经验借鉴。
（2）硬岩环境下刀盘的高效破岩能力是盾构机设计的关键指标，另外进出渣口设计是 TBM 掘进效率高低的关键且影响盘体及刀具的二次磨损。
（3）隧道通过断层破碎带 11条，断层、破碎带地层可能存在的卡刀盘、卡盾壳的风险。
（4）项目处于小转弯半径，存在 TBM适应性问题。
（5）富水断层破碎区域，施工可能面临突涌水风险，应有相应措施。
TBM 选型与针对性设计
1） 盾构机（TBM） 选型
为提高地铁区间施工质量、确保施工安全、改善作业人员施工环境、加快施工进度，深圳地铁首次采用先进高效的全断面隧道硬岩掘进机 TBM，见图 。
先进高效的全断面隧道硬岩掘进机 TBM
双护盾 TBM 主要用于围岩较完整的岩石隧洞，这些隧洞的围岩一般具有较好的自稳性，采用管片支护。因具有主推进油缸、辅助推进油缸以及撑靴油缸，掘进和管片拼装可以同步进行，互不干扰，理论上其掘进速度是单护盾TBM 的2 倍。
2） 双护盾TBM 针对性设计
（1）本工程以长距离硬岩掘进为主，采用单护盾TBM 会导致管片滚转影响成型质量，若单护盾采用双向切削刀盘又会降低刀盘破岩能力，故采用双护盾TBM。
（2）针对隧道穿越地层主要为中风化、微风化花岗岩（平均单轴抗压强度为95MPa，最大单轴抗压强度为150MPa），进行针对性设计。
①采取高强度刀盘设计
硬岩环境下刀盘的高效破岩能力是盾构机设计的关键指标。刀盘面板采用270mm 锻造厚板，刀盘兰采用锻造340mm 厚板；滚刀刀座机加工，焊接变形小。
②采用小刀间距设计
采用小刀间距设计，不但利于破岩，还可以有效降低刀盘振动、延长刀具使用寿命。设计43 个刀刃，中心刀刀间距为89mm，正滚刀刀间距为86mm、82mm，刀盘的破岩能力大大提高。
③采用双螺旋线布刀设计
采用双螺旋线布刀设计，刀盘受力更均匀，避免较大应力集中，利于延长刀盘寿命。
④采用多进渣口设计
采用多进渣口设计，进渣口更多，刮渣更干净，有利降低周边盘体及刀具的二次磨损（数量多、径向尺寸均匀）。
（3）隧道通过断层破碎带11 条，断层、破碎带地层可能存在卡刀盘、卡盾壳的风险。卡盾壳解决方案：
①盾壳设计为锥形，盾体采用倒锥式，刀盘相对盾体偏心10mm，前盾顶部开挖间隙为55mm。
②进渣口尺寸合适，防止大量破碎块涌入，堵塞或卡住皮带机。
③ TBM 设计有扩挖功能，顶部开挖间隙为115mm（通过刀盘扩挖及主驱动抬升），降低卡机风险。
④辅助推进系统设计（高低压切换功能）。辅助推进油缸设计超高压系统，满足设备在特殊地质对大推力的需要，保证能够迅速通过特殊地质地段。
⑤超前注浆孔、减摩剂注入孔、观察窗设计。超前注浆孔前盾6 个，支撑盾9 个，尾盾8 个；减摩剂注入孔前盾14 个，支撑盾10 个；观察窗伸缩盾4 个，尾盾6 个。
（4）小转弯半径适应性设计：
①主机小曲线半径掘进功能及结构。
②后配套台车在行走轨弯道时的适应性。
③后配套上配备的管片吊机对轨道的适应性。
④主机皮带机、后配套皮带机在弯道时的适应性（水平和垂直）。
（5）富水断层破碎可能发生突涌水风险的应对措施：
①主机设计应聚焦激电探测系统，选择配置超前地质预报系统TBM 搭载三维激发极化超前探测系统。
② TBM 设计超前注浆孔（预留超前钻机安装位置），超前注浆孔共计24 个。
③提高主驱动电机防护等级。
（6）双护盾TBM 整机主要参数：
① TBM 外径：6200mm。
②转速：0 ～ 5.27 ～ 10.92 r/min。
③主轴承直径：3280mm。
④功率：7×300=2100kW。
⑤额定扭矩：3805kN·m。
⑥脱困扭矩：5768kN·m。
⑦推进速度：120mm/min。
⑧主推最大推力：30150 kN。
⑨辅推最大推力：39913 kN。
⑩总有效撑力：2×17580 kN。
k出渣能力：910t/h。
TBM 施工关键技术
1） TBM 施工高强度极硬岩掘进技术
主要通过以下技术措施：
（1）提高刀盘转速，从原来的7r/min 提高至8r/min；调整总推力，在适当降低贯入度的同时提高掘进速度。
（2）勤检查刀具，每环掘进完成或掘进过程中出现设备故障时均进仓检查刀具，发现有异常磨损立即更换。
（3）加大喷水量，及时冷却刀具，延长刀具使用寿命。
（4）每天对刀盘进行清理，检查螺栓紧固程度，发现松动立即紧固。
（5）在非检修期，应当将各种使用工具、各类型刀具及各种零配件准备就绪，TBM 机头一旦出现问题可立即处理，节约宝贵的掘进时间。
2） TBM 施工断层掘进技术
2017 年4 月25 日夜班，当孖雅区间右线TBM 掘进至185 环时，掘进速度突然加快，粉末状的渣样中夹杂着红色泥巴从皮带机输出，发现此情况后立即停机，收回1 号皮带后进仓观察，从每一个刀具安装孔向掌子面撞击检查，发现除右下方软弱之外，其余部位仍是中风化花岗岩，于是仍旧采用双护盾模式，减少（或停止）加水量，匀速掘进，过程中土状渣将土仓淤塞，人工清仓后继续推进，花费了3 个班共计36h，安全通过了该断层。
3） TBM 施工快速掘进技术
掘进和管片拼装可以同步进行，互不干扰。施工方案考虑增加出渣斜井，后配套全部通过斜井后，在正洞与斜井交叉口安装翻渣台，即可实现斜井出渣，届时施工进度将进一步提升。孖雅区间左线TBM 于2017 年3 月1 日进场，主机3 月18 日进场，4 月15 日组装调试完成，4 月16 日开始步进，4 月25 日步进至掌子面，4 月30 日开始正式掘进，掘进130 环后TBM 主机全部通过斜井，再掘进25 环，后配套全部通过斜井，在正洞与斜井交叉口安装翻渣台，实现斜井出渣，施工进度得到进一步提升。
结语
根据孖雅区间双护盾TBM 的施工结果，平均日进度可达到10 环（15m），是普通矿山法隧道施工速度的8 倍，且隧道一次成型。
孖雅区间TBM 区间右线于2017 年2 月24 日正式破岩掘进，于2017 年4 月12 日完成第156 环施工，总历时47d；平均掘进速度为3.03 环/d（含停工及转班时间），在此过程中前期设备负载调试及设备故障处理8d，停工、通过斜井及二次始发消耗时间9d，正常条件下（30d）平均掘进速度为5.2 环/d。在斜井投入使用后，根据统计，平均每天掘进10.5 环，月进尺400m。