地鐵盾構(gòu)區(qū)間巖溶處理

1、專業(yè)專業(yè)知識分享版分享版使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程摘要：廣州地鐵隧道以盾構(gòu)施工為主，在巖溶發(fā)育地段施工存在較大的安全隱患，容易使盾構(gòu)機(jī)下部土體不穩(wěn)定而塌陷，導(dǎo)致突水、突泥和盾構(gòu)機(jī)具陷落等事故，從而引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，后續(xù)處理非常困難。在巖溶地區(qū)興建地鐵隧道工程尤其應(yīng)進(jìn)行專門的基礎(chǔ)處理，文中介紹廣州地鐵五號線草暖公園至小北站盾構(gòu)隧道溶洞處理實(shí)例并進(jìn)行分析研究。關(guān)鍵詞：地鐵；巖溶處理；盾構(gòu)隧道1工程概況廣州地鐵五號線草

2、暖公園至小北站區(qū)間在里程YDK7903.505～YDK8052.610范圍內(nèi)，隧道穿越石炭系灰?guī)r地層，穿越區(qū)內(nèi)存在較多溶洞，地質(zhì)剖面如圖1所示。由于該地段周邊環(huán)境復(fù)雜，無高架法實(shí)施條件，而礦山法施工過程容易導(dǎo)致巖溶裂隙水突然涌出，施工安全存在極大隱患，嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)災(zāi)難事故。如采用明挖法或淺埋地下橋，由于沿線地下水較豐富，在溶洞淺埋地段當(dāng)上部土層挖除后，巖溶水具有一定的水頭壓力，會頂穿覆蓋層，導(dǎo)致基坑大量涌水，施工安全存在極大隱患，且現(xiàn)狀

3、地面交通情況復(fù)雜，施工場地狹小，明挖實(shí)施條件困難。盾構(gòu)施工既能適應(yīng)松散軟弱地層或其它含水土層，又比礦山法安全，且施工環(huán)境條件好，機(jī)械化程度高、進(jìn)度快，盾構(gòu)隧道襯砌采用預(yù)制管片現(xiàn)場拼裝，防水效果好、質(zhì)量可靠，隨著地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)的普及，其工程造價(jià)也逐步降低，具有較大的優(yōu)勢。因此經(jīng)綜合比選，該段工法采用盾構(gòu)法，但須對溶洞進(jìn)行處理。2溶洞處理目的2.1確保盾構(gòu)掘進(jìn)期間的盾構(gòu)機(jī)安全。位于隧道底的部分溶洞，其填充物為淤泥和松散細(xì)砂，承載力很低（4

4、0～80kPa），通過溶洞處理可確保盾構(gòu)機(jī)安全、順利通過溶洞區(qū)，避免盾構(gòu)機(jī)突陷等意外事故。2.2防止地表塌陷和過大沉降。位于隧道頂?shù)牟糠秩芏?，其填充物為淤泥、砂層和粘土，而隧道底為中、微風(fēng)化石灰?guī)r，是典型的上軟下硬地層。不少溶洞呈串珠狀分布于隧道工作面范圍，由于溶洞夾板為巖層，難以形成土壓平衡掘進(jìn)模式。通過處理，使隧道頂?shù)牡貙雍凸ぷ髅嫱馏w能保持穩(wěn)定，防止拱頂坍塌和工作面土體流失，減少地表沉降。2.3滿足永久隧道結(jié)構(gòu)的承載力、變形、防水要

5、求。溶洞填充物和灰?guī)r地層承載力有很大的差別，通過地層處理可提高該處地層的承載力，減小不同地層之間的差異沉降，減少管片滲漏，以滿足地鐵正常運(yùn)營要求。3溶洞處理方法通過比較，對不同的溶洞采取不同的處理方法。3.1無填充溶洞和半填充溶洞對大于2m的無填充或半填充溶洞，先采用高壓風(fēng)投砂充填空洞，再采用注漿加專業(yè)專業(yè)知識分享版分享版使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程先加固水源一側(cè)（靠近越秀山一側(cè)），添加速凝劑，以確保注漿效果；中間區(qū)

6、域補(bǔ)充孔應(yīng)跳躍施工，以防止跑漿、竄漿；先對無填充、半填充溶洞填砂處理，再進(jìn)行其他溶洞注漿填充處理。4.5盾構(gòu)掘進(jìn)溶洞段的相應(yīng)措施采用深孔預(yù)注漿對溶洞充填物只能起到充填、擠密、劈裂和置換作用，注漿堵水未必能完全阻止地下水滲漏，注漿處理完成后盾構(gòu)在溶洞段掘進(jìn)仍有可能遇到軟硬不均地層，以及硬巖、高壓水、開挖面坍塌、刀盤結(jié)泥餅、噴涌等情況，為此盾構(gòu)掘進(jìn)溶洞段要采取相應(yīng)措施。⑴加強(qiáng)刀具的管理與合理配置。進(jìn)入溶洞段前，根據(jù)預(yù)報(bào)成果選擇開倉換刀作業(yè)里

7、程，按計(jì)劃開倉檢查刀具和更換新刀，刀具配備以滾刀破巖為主。⑵合理選擇掘進(jìn)模式，嚴(yán)格控制掘進(jìn)參數(shù)。采取土壓平衡掘進(jìn)，為保護(hù)刀盤和刀具，宜低貫入度破巖，推進(jìn)速度小于10mmmin，刀盤轉(zhuǎn)速1.7～1.9rmin，土倉壓力擬定為0.1～0.15MPa，并按實(shí)際情況適時(shí)調(diào)整。a.盾構(gòu)姿態(tài)的控制：密切注意盾構(gòu)表面與隧道間的不均勻摩擦阻力，以及切口環(huán)切削地層時(shí)的不同阻力，以防形成偏差，減緩掘進(jìn)速度，使刀盤上下部位掘進(jìn)的瞬間受力大致相同，減少盾構(gòu)機(jī)仰

8、俯現(xiàn)象。b.加強(qiáng)土改良與管理：進(jìn)入溶洞段前，認(rèn)真檢修注泡沫和加泥系統(tǒng)，確保系統(tǒng)正常。根據(jù)地層特點(diǎn)，泡沫劑摻量宜為50L環(huán)。溶洞段地層自穩(wěn)性較差，要嚴(yán)格控制出碴量與掘進(jìn)速度相對平衡，加強(qiáng)對碴土成分和含水量的觀察，出現(xiàn)異常及時(shí)停機(jī)處理。c.確保鉸接密封和盾尾密封的防水效果。進(jìn)入溶洞段前，對鉸接密封和盾尾密封要認(rèn)真檢查、維護(hù)和調(diào)整，掘進(jìn)時(shí)嚴(yán)格控制各鉸接油缸的行程差，確保鉸接密封效果。加強(qiáng)對盾尾刷密封油脂的注入檢查，確保其密封的防滲漏效果。d.

9、管片背襯注漿：宜采用同步注漿和二次補(bǔ)充注漿相結(jié)合的方式，同步注漿采用水泥砂漿，二次補(bǔ)充注漿采用水泥水玻璃雙液漿。根據(jù)工程地質(zhì)條件，合理調(diào)整與控制注漿壓力和注漿量。根據(jù)施工監(jiān)測成果，及時(shí)進(jìn)行必要的二次補(bǔ)充注漿，防止管片外形成縱向水路通道。e.做好溶洞段施工應(yīng)急預(yù)案。本工程處于廣從斷裂帶石灰?guī)r分布地段，巖溶發(fā)育，且溶洞段地下水具有承壓性質(zhì)，含水量豐富，注漿未必能阻止溶洞地下水滲漏，極易發(fā)生涌水突泥或地表塌陷等情況，為此施工前必須做好應(yīng)急和處

10、理預(yù)案，準(zhǔn)備必要的搶險(xiǎn)物質(zhì)和機(jī)具。5小結(jié)本文通過草暖公園至小北站盾構(gòu)隧道溶洞處理工程實(shí)例，對溶洞特點(diǎn)、溶洞充填物及圍巖承載力、滲透系數(shù)，溶洞CT法物探成果進(jìn)行了分析研究，通過比較，對不同的溶洞采取不同的處理方法；對溶洞處理的范圍的確定、溶洞處理注漿孔平面布置、溶洞處理施工順序要點(diǎn)、灌漿加固效果檢查、盾構(gòu)掘進(jìn)溶洞段的相應(yīng)措施等進(jìn)行了研究。由于地鐵隧道工程的埋置深度主要為淺埋敷設(shè)形式，地鐵工程的巖溶處理主要為淺層巖溶，其處理遵循淺層處理的原