王海明 夏清华 黄福昌 张 浩

(中铁十六局集团地铁工程有限公司 北京 100073)

1 地质情况介绍

北京西南地区处于永定河冲积扇中上部，隧道主要穿越7号无水大粒径砂卵石地层，此种地层是一种典型的力学不稳定地层，其基本特征表现为结构松散，呈大小不等的颗粒状，砂卵石地层颗粒之间的孔隙大，颗粒之间的黏聚力为零。这种地层一旦被扰动，就极易破坏原来的相对稳定或平衡的状态，使开挖面或洞壁失去约束而产生不稳定状态。刀盘旋转切削时，围岩容易发生扰动，切削刀的开挖力传递到开挖部位周围时，围岩中的大块卵石、砾石越多，粒径越大，这种扰动程度则更大，特别是隧道顶部大块卵石剥落会引起上覆地层的突然沉陷。

北京西南地区某标段盾构隧道全线主要穿越第四系沉积土中的卵石层，此地段为典型的无水砂卵石地层，卵石颗粒密集，100 mm以上粒径的卵石约占80%，最大粒径达1700 mm，含砂量约30%，且隧道底部分布有厚约1000 mm的胶结岩层，强度较高(见图1)。

图1 盾构始发井及盾构隧道施工地层

2 刀具优化

无水大粒径砂卵石地层进行土压平衡盾构施工，刀具磨损严重，主要表现在刮刀合金块剥落、滚刀偏磨等情况。为减少开仓换刀次数，降低刀具成本，结合工程地层特点，针对各种刀具的磨损情况，对刀具合金形式和合金材质分析后，对刀具的种类配备进行了全面优化。

2.1 刮刀(齿刀和边缘刮刀)

刮刀是软土刀具，一般适用于粒径小于400 mm的砂、卵石、黏土等松散体地层。……