华南理工大学隧道工程复习资料答案.docx
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华南理工大学隧道工程复习资料答案
1、修建隧道的主要施工方法及其特点
答：
修建隧道的主要施工方法有传统矿山法、新奥法、盾构法、全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法等。
1、传统矿山法是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成型后，逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式衬砌作为永久性支护的施工方法，特点是能适应山岭隧道的大多数地质条件，尤其在不便采用锚喷支护的地质条件时，用于处理坍方也很有效，其各工序相互联系较密切，互相干扰较大，基本原则是“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”。
2、新奥法是采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法。
其主要特点是：
通过多种量测手段，对开挖后的隧道围岩进行动态监测，并以此指导隧道支护结构的设计与施工。
新奥法施工中主要是及时喷射混凝土和锚杆来保护围岩的天然承载力，使得围岩本身成为支护结构的重要组成部分，与支护结构共同支撑岩体压力。
3、全断面开挖法，其特点为：
（1）开挖一次成形，对围岩振动少，有利于围岩稳定；
（2）施工工序少，相互干扰小，便于施工组织与施工管理；
（3）开挖断面大，钻爆施工效率较高，可以采用深孔爆破的方法，掘进速度快；劳动生产率高，施工速度快，质量好；
（4）作业空间大，可充分使用大型施工机械设备，改善劳动条件，减轻工人劳动强度。
4、台阶开挖法，包括长台阶法、短台阶法和微台阶法，其特点为：
（1）有利于开挖面的稳定，尤其是上部开挖支护后，下部断面作业就较为安全；
（2）具有较大的工作空间和较快的施工速度，但上下部作业有相互干扰影响；
（3）台阶开挖法宜采用轻型凿岩机钻孔，而不宜采用大型凿岩台车设备；
（4）台阶开挖增加了对围岩的扰动次数，下部作业对上部稳定性会产生不良的影响。
5、分部开挖法，包括单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法（CD）、交叉中隔壁法（CRD）等方法，其特点为：
（1）分部开挖减小了每个坑道的跨度，有利于增强坑道围岩的相对稳定性，易于进行局部支护。
因此主要适用于软弱破碎围岩或设计断面较大的隧道施工；
（2）采用导坑超前开挖，有利于提前探明地质情况，便于及时处理或变更施工手段等；
（3）缺点主要是分部开挖法作业面较多，各工序相互干扰较大，增大施工组织和管理难度。
分部钻爆掘进增加了对围岩的扰动次数，不利于围岩的稳定，若采用的导坑断面过小，则会使施工速度减慢而影响总工期等。
2、新奥法修建隧道的设计和施工理念
答：
新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，其设计和施工理念主要是以既有隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，以维护和利用围岩自稳能力为基点，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段，及时进行支护，以便控制围岩的变形与松弛，使围岩成为支护体系的一部分，形成了锚杆、喷射混凝土和隧道围岩组成的三位一体的承载结构，共同支承岩体压力。
简单的说，就是要及时支护围岩，使围岩也成为支护体系的一部分。
新奥法施工的基本原则是“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。
3、新奥法隧道支护结构体系的组成及其作用
锚喷支护以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段，因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩性支护结构，允许围岩有一定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。
分为初期支护和二次衬砌，初期支护一般有喷射混凝土、喷射混凝土加锚杆、喷射混凝土锚杆与钢架联合支护等形式、施作后即成为永久性承载结构的一部分，与围岩共同构成永久的隧道工程结构承载体系。
二次衬砌一般是混凝土或钢筋混凝土结构。
在隧道已经进行初期支护的条件下，用混凝土等材料修建的内层衬砌，以达到加固支护、优化路线防排水系统、美化外观、方便设置通讯、照明、监测等设施的作用。
初期支护加二次衬砌，构成复合式衬砌。
必要时可做超前支护，保持围岩的稳定性。
4、新奥法修建隧道的主要施工方法及其特点
新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。
主要施工方法：
钻爆开挖，锚喷支护，二次支护，定时量测
新奥法施工特点：
1、及时性，新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性；2、封闭性，由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。
3、粘结性，喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可以产生三种作用：
①联锁作用，即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造成较大范围的冒顶或片帮。
开巷后如能及时进行喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏，防止个别威岩活石滑移和坠落，从而保持围岩的稳定性。
②复和作用，即围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围岩。
喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用，从根本上改变了支架消极承担的弱点。
③增加作用。
开巷后及时继进行喷锚支护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不评引起的应力集中现象，避免过大的应力集中所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双方向受力状态，提高了围岩的粘结力C和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。
4、柔性喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。
另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。
5、新奥法隧道的防排水体系特点
新奥法的隧道的防水特点：
三层防水体系
1．初期支护防水，由喷射混凝土紧贴围岩壁面，封堵一部分围岩壁面裂隙（即渗水通道）。
为了节约工期，通常采用一次性喷射混凝土，这样做是很不规范的。
应每次按3～5cm喷射厚度多步进行施工，在进行下一步施工前对前一步喷射混凝土表面渗水处布置半管透水管，将水引排至纵向排水管。
最大限度控制地下水透过初期支护。
2.防水板防水，对于排水型隧道，防水板靠近初期支护一侧布置土工布形成复合式防水板。
考虑到防水板较薄（通常为1mm），土工布一方面起到防止初期支护表面坚硬部分刺破防水板的作用，另一方面起到反滤作用，过滤渗透水中微小土粒，防止堵塞排水管。
对于防水型隧道，防水板外可不设置土工布。
3.二次衬砌自防水，二次衬砌是隧道防水的最后一道防线。
二次衬砌采用的防水混凝土通常分为普通防水混凝土、外加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土3种。
防水混凝土抗渗等级根据最大计算水头与混凝土厚度之比拟定，然后通过室内试验进行检验后方可最终确定。
新奥法的隧道的排水特点：
隧道排水系统的功能包括两个方面：
（1）排走进入隧道的地下水
（2）排走内部运营的内部水。
新奥法隧道内完整排水系统主要由纵向排水、环向排水、竖向排水及横向排水盲管组成。
其中纵向排水盲管是排水系统“核心”。
一方面，环向、竖向排水盲管将地下水排人纵向排水盲管；另一方面，纵向排水盲管中的一部分地下水通过横向排水盲管导人路侧边沟或中、排水沟而排出洞外，而另一部分地下水顺纵向排水管直接排出洞外。
整个系统通过“三通”相互连接，从而形成三维空间排水系统，较好地解决了隧道内地下水排放的问题。
6、新奥法隧道监控量测的主要项目及其特点
主要项目包括：
1.地质和支护状态的现场考察
2.开挖面附近的围岩稳定
3.围岩结构情况
4.支护变形与稳定情况
5.教和围岩分类
6.岩体（岩石）力学参数测试：
抗压强度、变形模量、黏聚力、内摩擦角、泊松比
7.应力应变测试：
岩体原位应力、围岩应力应变、支护结构的应力应变、围岩与支护和各种支护间的接触应力
8.压力测试：
支护上的围岩压力、渗水压力
9.位移测试：
、
10.温度测试
11.物理探测
7、厦门翔安海底隧道的设计和施工特点
（1）设计采用三孔隧道方案，两侧为行车主洞各设置3车道，中孔为服务隧道。
（2）从构成上看，翔安隧道有服务隧道。
服务隧道和人行、车行横洞组成的连通网络，为安全事故处置预留了空间。
（3）从施工法看，最大特点在于翔安隧道采用钻爆法暗挖方案修建该工程。
（4）施工方法把海底爆破、机械开挖及人工开挖相结合。
（5）依靠科技进步，加强地质超前预报，使用传统与创新相结合的办法，因地制宜，安全稳步推进隧道建设。
（6）秉承“有险必探、无险也探、先探后干”的原则，确保建设的每一步都心中有数。
（7）创新性地改造了传统CRD施工作业法，在软弱围岩中连续月掘进速度超过60米，最高值达73米。
（8）采用“地下连续墙井点降水”法，成功穿越630多米的富水砂层；用“全断面帷幕注浆技术”和“注浆小导管技术”，克制了强风化槽的肆虐。
（9）防水：
翔安隧道采用全封闭防水衬砌，在建设过程中采取“以堵为主”的原则进行治理。
（10）通风：
翔安隧道设计了两个8米宽、40米深的通风竖井，通风竖井穿过厚厚的地表，直通地面，并将在地表上建成两个颇具观赏性的通风塔。
8、新奥法修建隧道的优缺点
优点：
新奥法使用范围很广，几乎所有软弱的破碎围岩地段修建隧道都可用。
承载地应力的主要是围岩体本身，而采用初次喷锚柔性支护的作用，是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥，第二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用。
充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、测量来指导地下工程的设计与施工。
缺点：
（可从新奥法的展望归纳）
新奥法的发展是和喷锚支护的材料、方法和机具等的发展密切相关的。
要进一步研制初期和长期强度都高、回弹少、粉尘低、生产率高的喷射混凝土系统，并和高效能的集尘器、自动喷射装置、周期短的材料供应系统配套。
研究能缩短喷敷时间，又无公害的新喷敷方法。
研究不需用临时堆放场地、易于运输的喷射材料和新的施工工艺,如钢纤维加强喷射混凝土、SEC喷射混凝土、光面爆破和深孔爆破技术、液压凿岩台车（兼作安装锚杆用）、喷射车组（包括机械手）、各种混凝土喷射机、液体速凝剂、粉尘防止剂、树脂锚杆等。
注：
新奥法的三大要素是喷混凝土、锚杆、量测。
可从此三方面找其优缺点。
9、山岭隧道和城市隧道防排水设计的差别
答：
1、山岭隧道对隧道排水的放排量要求不严格，城市隧道对排放量要求很严格，不能影响城市地下水的水位，按照地铁设计的要求每延米排放量不大于1方每天。
2、山岭隧道对结构抗渗等级要求相对较低，城市隧道要求较高，不能有湿迹。
3、城市隧道防排水措施在“防”、“堵”，要求隧道衬砌、防水层具有较强的防水能力，并且在衬砌外围、衬砌中间或在其内表面设置防水层，或进行压浆。
4、山岭隧道防排水着重在“排”和“截”上，即隧道应有通畅的排水设施，将积水排入洞内中心水沟或路侧边沟，排出衬砌背后的积水，能减少或消除衬砌背后的水压力。
同时还应设置截水沟、泄水洞、井点降水等措施来拦截易渗漏到隧道的地表水。
10、广州修建地铁隧道的主要施工方法及其特点
广州地铁主要采用的是盾构法，由于地质因素如岩溶分布广致使广州地铁平均深度很浅，另外在个别区段里是采用新奥法、矿山法、明挖法、台阶法等进行辅助。
由于广州地处三角洲地带，地下水丰富，所以就要求隧道具有很好的防排水性能
11.盾构机的主要组成体系
盾壳，推进机构，取土机构，拼装机构，盾尾密封
具体结构特点可见书上240页表7—1
12.土压和泥水平衡盾构的特点
特性
泥水平衡盾构
加压式土压平衡盾构
平衡工作面介质
密封舱内泥浆
密封舱内泥土
排土方式
流体泵送
螺旋输送机和运输设备
适用土质
黏土，沙，卵石
黏土，砂，卵石
平衡压力稳定性
稳定
比较稳定
控制地层沉降难易程度
容易
较容易
适用隧道直径范围
适应范围广
适用性比水泥式差，不适用于￠10m以上的隧道
刀盘所需推力
较小
比泥水式略大
刀盘耐久性
较好
比水泥式略差
耐高水压性
耐高水压
耐高水压方面比水泥式低，且需采取辅助设施
排泥是否需处理
需要（泥浆处理后循环使用）
不需要
配套设备
庞大复杂
简单
施工用场地
大
较小
设备综合性造价
高
较低
13、地铁路网、线路规划需考虑的主要因素
1．与客流有关的因素
（1）城市性质及地位。
城市现在及其所规划的性质与地位，在战略上决定着城市的人口、用地发展规模及潜力，也决定着对其外部区域的影响力。
（2）城市人口与土地利用规模及分布形态。
城市人口密集、房屋建筑密度、工作岗位及商业区的集中程度对客流的产生及其流向有重要影响，因此，要分析现状及规划的城市人口分布及大型客流集散点分布，包括重要的工业区、商业网点、文化中心、旅游点、住宅区等。
（3）市内公共交通枢纽及对外交通枢纽。
城市内部公交枢纽、火车站、码头、航空港等使客流集散的重要场所，其现在及规划位置对城市客流的分布也有着重要的影响。
2．轨道交通规划和建设的各种制约条件
（1）城市自然地理条件。
城市的地质、地形、地貌等自然条件会限制城市轨道交通的线路走向及位置。
（2）城市人文地理条件。
必须遵守国家对历史文物、自然风景区的保护等方面的法规，当轨道交通的线路位置与之相抵时必须避让或重新确定线路走向。
另外，城市既有的地面建筑物、地下建筑物、地下管线对轨道交通选线也有一定的影响。
（3）城市经济基础。
轨道交通建设需要花费巨大的投资，城市的经济实力会影响城市轨道交通路网规划的合理规模的确定，也会影响规划路网的实施进度。
（4）轨道交通的建筑特点。
轨道交通路线位于地下隧道内，还是在高架桥或地面上，所考虑的因素都有所不同。
3．与运营有关的影响因素
（1）路网结构。
同样的线路长度按不同结构组成的路网，对路网中各条线路负荷的空间分布、运输效率以及路网的后续发展等都有影响。
（2）线路的起终点及换乘站的位置。
线路的起终点决定线路的长度，不仅影响线路的运营组织及效率，还在一定程度上决定车辆段及停车场的位置。
同时，它又是特殊的车站，将来其周围的土地利用强度有可能大大提高。
换乘站的位置将是人流集中的场所，对其周围的土地利用会产生重要的影响，因此，其设计必须要与城市规划互相结合起来。
14.、盾构机选型需考虑的主要因素
3．1工程地质和水文地质因素
3．1．1岩性变化频繁。
隧道洞身穿过填土层、冲洪积砂层或土层、淤泥、坡积或残积土层、不同性质、不同风化程度的各种岩层等，围岩分类I一Ⅵ类，盾构机需要能在不同地层中顺利掘进，要求有较广的适用范围。
3．1．2基岩风化界面起伏较大。
除了土层性质变化频繁外，同一里程位置的岩性差异在隧横断面表现为上软下硬，在隧道纵剖面上显示为软硬相间，特别容易造成盾构机偏离轴线，进而在纠偏时造成管片破损开裂，并可能伴生较大的地面塌陷。
3．1．3软岩及砂层。
软弱土层围岩稳定性差，约占本工程隧道总长45％隧道洞身通过可塑一硬塑状残积土，有的地段拱顶上方0．5—2．0mm存在富水的冲洪积砂层，个别地段砂层侵入隧道拱部，围岩属I-II类，稳定性差，盾构通过时揭露或击穿砂层易造成涌水和流砂甚至地面坍塌。
3．1．4硬岩。
区间隧道的中间段约占隧道总长约2O％围岩为微风化细砂岩、混合岩及辉绿岩，它们的岩石自然单轴抗压强度，一般情况下．厂c=36．8~80．8MPa，．厂c=90—133MPa，广州地铁的其他工程还要通过单轴抗压强度高达180MPa的花岗岩地段，要求盾构机有较强的破岩能力。
3．1．5断裂破碎带及红层与混合岩不整合接触界面。
本工程中的里仁洞断裂带宽约20~30m，影响带长度约100m，围岩稳定性较差，围岩破碎，地下水相对富集。
盾构施工时可能发生大量涌水。
3．1．6球状风化岩。
花岗岩和花岗片麻岩风化后，往往在其残积的砂质黏性土或全风化松散地层中仍能保存体积和形状不一的球状风化体，其单轴抗压强度往往超过100MPa，因其体积相对较小，地质钻探时不易探明，由于其与周围岩土软硬差异大，盾构通过时常游动于软土中不易破碎，会带来盾构机损坏、线路偏离等问题。
3．1．7高粘度的粘土。
可塑、硬塑状的粘土类地层、粘土质砂土地层、泥岩、泥质粉砂岩、母岩为花岗岩的残积土层、全风化岩层和强风化岩层等，盾构掘进时易形成“泥饼”，发生刀具、刀盘被粘结或土仓黏结的问题，造成无法推进。
3．1．8地下水。
本工程地下水分为第四系孔隙水、基岩裂隙水及构造断裂带裂隙水三种类型。
地下水水位较高，由于雨量丰沛或地面河流、水塘等地下水源补给充足。
在渗透性较强的地层中、地下水压力较大的地层中，盾构掘进需考虑涌水问题。
3．2地铁隧道设计
工程设计方面影响盾构机选型的主要因素为曲线、线路纵坡、管片类型等因素。
广州地铁设计最小曲
线半径300mm；3#线、4}}线线路最大线路纵坡30‰，5#线最大线路纵坡为5O‰；隧道建筑限界5200mm，管片设计外径6000mm、内径5400mm；管片厚度为300m，管片环宽为1500mm，衬砌全环由l块封顶块，2块邻接块及3块标准块构成；衬砌环采用错缝拼装、弯螺栓连接。
3．3施工环境
一般而言，在城市地铁施工中，盾构机不可避免地要从城市道路、建筑物和构筑物下方穿过，因此盾构机的环境保护性能是城市地铁施工的基本要求。
对于广州地铁，盾构施工引起的地面隆降要求控制在+10mm～30mm之间。
此外在广州施工，盾构机过江、河涌等应充分考虑其可靠性。
15、盾构隧道和新奥法隧道的结构特点
盾构隧道按盾构断面形状不同可将其分为：
圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。
圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件。
新奥法隧道对于岩石地层，可采用分步或全断面一次开挖，锚喷支护和锚喷支护复合衬砌，必要时可做二次衬砌；对于土质地层，一般需对地层进行加固后再开挖支护、衬砌，在有地下水的条件下必须降水后方可施工。
新奥法广泛应用于山岭隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房、矿山巷道等地下工程。
16、如何合理确定盾构隧道的埋深和间距
盾构掘进施工对上部所需覆土层的厚度，应根据建筑物、地下管线、水文地质条件、盾构形式以及施工方法等因素决定，并满足以下要求：
1.在控制地面变形要求高的地区，各种盾构的最小覆土厚度一般均不宜小于盾构外径；
2.盾构施工时，当实际覆土厚度不能满足上述规定时，应选用下列措施：
1）水底隧道覆土厚度不足时，应选用合适粘土覆盖来增加覆土厚度，覆盖粘土的参数为W<=40、Ip>20、I1=1~1.3、粘粒含量大于30%；
2）在陆地施工点厚度不足时，可在设计允许的情况下调整隧道埋设深度，也可选用合适粘性增加覆土厚度或采用井点降低地下水位，使盾构使用的气压值能与覆土厚度相适应，或用注浆方法减少土的透气性。
两条隧道平行或立体交叉施工时，应根据地质条件，土压平衡盾构的特点、隧道埋深和间距以及对地表变形的控制要求等因素，合理确定两条盾构推进前后错开的距离
17、结合广州地层特点，评估盾构施工风险
2.1 盾构施工风险源
施工风险识别的方法是结合项目的整体情况,在类似工程风险辨识的基础上,首先找出可能存在的各种风险因素,然后针对工程的实际情况和具体特点,通过分解、调查、讨论,从中筛选出影响工程施工的主要风险因素。
在广州地区进行盾构施工,掘进过程的风险主要可以概括为技术风险、设备风险、质量风险和安全管理风险4个方面,结合工程实例,对具体风险进行总结。
风险分布如图1。
总结2001—20XX年广州盾构事故（见表1）:
工程技术方面的风险概率高达70%,这些风险都与地层的复杂性直接相关,对施工存在着较大的直接影响。
2.2 含断裂带地层掘进风险
广州区内发育较多的断裂带,走向以北东、北西、东西向为主,多为富水且稳定性差,岩性变化复杂,局部存在十分坚硬的含铁、钙质胶结的角砾岩[2];同时,次生断裂破碎带往往是富水区和排水通道,易造成附近岩土层裂隙发育,在地下水流蚀作用下容易形成风化深槽。
由于广州地区断裂带发育,多条线路都会穿越断裂带:
地铁二号线主要穿越广从断裂带、新市—嘉禾断裂带等;三号线主要穿越瘦狗岭断裂带、广三断裂带等;九号线主要穿越兴华断裂带、三华断裂带、雅瑶断裂带等,并揭露较多的风化深槽,以粉砂岩、砂岩和炭质灰岩为主。
隧道在这些规模不等的断层破碎带中掘进困难,容易导致刀具磨损严重及喷水、喷泥等现象,特别在风化深槽地段,事故频繁[3]。
2.3 花岗岩及其残积土地层掘进风险
广州地区下伏花岗岩主要为中生界燕山期花岗岩,分布面积较大。
花岗岩类岩风化形成大面积残积土及球状花岗岩孤石。
残积土普遍具有崩解、遇水软化等特性,典型地层分布如三号线天河客运站—华师站区间。
盾构施工中应及时采用衬背注浆,防止残积土层遇水或被扰动后液化、流坍等,应特别注意残积土中夹带的花岗岩风化孤石,由于掘进过程中瞬间荷载或局部荷载突然加大,风化孤石容易对刀盘、刀具造成严重的损坏,甚至导致盾构机的倾覆。
2.4 含土、溶洞地层掘进风险
广州地区灰岩主要分布在西部的大坦沙、北部的嘉禾至新机场花都区一带,盾构区间二号线北延段、三号线北延段、二八线、五号线、六号线及九号线都有区间通过大面积的岩溶隐伏区[4]。
广州石灰岩地层中揭露的岩溶有溶蚀裂隙及溶洞,以溶洞为主,特别是通过白云区和花都区的线路,具有见洞率高、深度大等特点。
地铁九号线飞鹅岭站—花都汽车城站里程为YCK0+309.10~+586,区间初勘钻孔数54个,其中揭露到溶洞孔数21个,见洞率高达38.9%,洞高为0.2~10.9m,且发育多层溶洞,并揭露1个土洞[5]。
盾构机在掘进时,极易发生盾构偏离轴线、涌水、卡壳、机头下垂甚至“掉落”于溶洞中的事故。
在充分了解岩溶的成因、性质及溶洞的大小和发育状况后,针对高风险的溶洞,可采取岩面注浆法、盾构刀盘前方注浆法、旋喷法等处理措施。
2.5 含软弱土地层掘进风险
在番禺、南沙2区不同深度内,陆续分布淤泥、淤泥质土及软塑状黏性土,同时珠江水域也沉积着较厚的淤泥土层,性质较独特,主要表现为:
含水量高、含有机质量高、压缩性大、承载力低、厚度大且变化快、固结速度相对较慢。
二号线海珠广场—江南西区间过江、三号线珠江新城—客村、沥滘—大石区间过江,盾构既在稳定性差的软弱土中施工,又要穿越江河地段,盾构风险较大。
在这些区间掘进中比较容易发生坍塌、涌水、涌砂,甚至较大的地面沉降导致河床土体塌陷的严重后果。
2.6 “红层”分布区掘进风险
广州地区的泥岩、砂岩及泥质粉砂岩风化后的残积土层呈红色,具有黏性好、易软化、存在夹层、力学性质变化大等特点,普遍上被定义为“红层”[6]。
在地铁建设过程中,遇到的“红层”分布区较多,从一号线—二号线,都遇到过这类地层。
黏性好的“红层”,在盾构掘进时,由于易遇水软化的特性,极易粘结在盾构刀盘上及出土仓内,形成“结泥饼”现象,此类事故在多条线路施工中都出现过。
2.7 上软下硬地层掘进风险
广州地区在0~20m深度范围内即可见岩,盾构隧道断面埋深一般为14~30m,必然会遇到上部是土、下部是岩的地层。
在这类上软下硬的地层掘进时,上下岩层
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