3城市轨道交通区间隧道岩溶处理施工技术探讨Word文件下载.docx

3城市轨道交通区间隧道岩溶处理施工技术探讨Word文件下载.docx

《3城市轨道交通区间隧道岩溶处理施工技术探讨Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3城市轨道交通区间隧道岩溶处理施工技术探讨Word文件下载.docx（7页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

洪山广场—中南路隧道区间地质断面图

（2）岩溶分布情况：

在洪山广场北面100m的炭质灰岩（地层代号17c）及广场南面400m范围内的灰岩、泥质灰岩（地层代号16a、18d、18b）中存在岩溶。

从广场南、北遇见可溶性碳酸盐类岩石的18个钻孔中，有8个钻孔遇到溶洞，见洞率占44.4％，洞高范围为0.70～3.30m。

其中，广场以北的溶洞标高一般在11.74～5.84m之间，基本为全充填，钻探时未见漏水现象；

广场以南的溶洞标高一般在7.78～-2.02m之间，为半充填或空洞，钻探时有漏水现象，岩溶水水量较大。

二、岩溶处理必要性

1、尽量避免盾构机突陷等事故及隧道结构后期沉降过大。

盾构机本体重320t，长12m，其重心约在前3.2m处。

掘进时隧道底部若突现大于3.2m以上的空洞或极软弱地层可能致使盾构机栽头或陷落。

2、防止地表塌陷和过大沉降。

隧道洞身周围3m范围内的溶洞要密实充填并注浆固结，有利于建立土压平衡，防止坍塌，要对处理区与外界开放连通的主要地下水裂隙通道进行封闭，防止大量失水以减少地表沉降。

3、满足永久隧道结构的承载力、变形、防水要求。

溶洞填充物和灰岩承载力有很大的差别。

通过对地层进行处理，提高填充物的承载力，减小不同地层之间的差异沉降，减少管片渗漏，以满足地铁正常运营。

三、补充勘察

在溶洞的地段区域进行地铁隧道施工时，应综合考虑该地区的溶洞类型、分布、所属岩层的稳定性、以及地下水文情况等各种相关因素[1]，为确保探明溶洞的分布与填充状况，在工程初勘和详勘工作成果基础上，采用以钻探为主，多种方法联合运用相互验证的综合探测方案。

首先采用高密度电阻率法进行地面物探，总体探查溶洞分布情况。

然后在地面物探工作基础上，利用部分加密钻孔，采用电磁波深孔CT剖切面勘查，判断溶洞边界。

然后结合溶洞注浆孔布置，进行加密钻孔，直观掌握溶洞及充填物状况。

1、补勘范围：

二号线起点里程ZK18+705.210—ZK19+055.210）350m范围，四号线起点里程ZK18+775.375—ZK19+282.394）350m范围，即洪山广场至中南二路之间。

2、补勘点数为17个，位置均在中南路面上，具体点位见下图（考虑到中南路交通情况补充勘察孔发现溶洞，将该勘察孔作为底面注浆孔，避免二次钻孔）。

洪中隧道区间线路补勘布点图

3、岩溶发育情况具体如下表：

钻孔

编号

溶洞发育

深度（m）

标高（m）

洞高（m）

充填情况

Jz4-Ⅲ06-XH-15

21.50-22.80

11.7-10.44

1.30

全充填可塑粘性土夹碎石

26.40-27.40

6.84-5.84

1.00

全充填流塑粘性土夹碎石

Jc4-Ⅲ06-XH-15t

23.70-24.80

9.52-8.42

1.10

Jz4-Ⅲ06-HZ-03

26.80-28.80

5.51-3.51

2.00

半充填可塑粘性土夹碎石，漏水

Jz4-Ⅲ06-HZ-04

23.50-24.00

9.12-8.62

0.50

Jz4-Ⅲ06-HZ-05

32.00-32.70

0.78-0.08

0.70

空洞，钻探漏水

Jc4-Ⅲ06-HZ-05t

25.00-28.30

7.78-4.48

3.30

半充填流塑粘性土夹碎石，漏水

Jz4-Ⅲ06-HZ-06

23.10-24.80

9.24-7.54

1.70

全充填硬塑粘性土夹碎石

Jc4-Ⅲ06-HZ-07t

26.50-28.30

5.50-3.70

1.80

Jz4-Ⅲ06-HZ-08

31.10-34.00

0.88--2.02

2.90

半充填软塑粘性土夹碎石，漏水

四、 

岩溶处理范围

隧道底板以下5m内且位于隧道投影范围的溶土洞必须处理。

对高风险区5m外的溶洞按照后跨比（硬壳厚度／洞口高度）大于等于0.5可判定为安全不处理，否则处理。

对隧道平面投影外的，在隧道范围3m外根据计算模型，按填充处理[2]。

盾构隧道地层加固示意图（单位：

mm）

1、岩溶处理重点

岩溶处理重点为隧道下部填充物为淤泥、松散砂层、软塑状泥炭质粘土（承载力40～80kPa）的溶洞和无填充溶洞及半填充溶洞，处理深度为隧底5m。

对隧道中线底部，采用袖阀管水泥浆注浆加固。

隧道洞身周围3m范围内的溶洞要密实充填并注浆固结，有利于建立土压平衡，防止坍塌。

2、全填充溶洞注浆扩散半径

当填充物为粘土、粉质粘土和泥炭质土时按照1～1.5m设计，填充物为砂、碎块时按照3m设计，利用补充钻探孔并将注浆孔间距加密至2.5m。

五、溶洞处理施工顺序

1、全区先对周圈开放连通的裂隙通道封闭注浆，然后处理中间区域，以确保注浆效果，减少注浆损失。

2、先加固水源一侧，添加速凝剂，以确保注浆效果。

3、中间区域补充孔跳跃施工，以防止跑浆、窜浆现象。

4、先对无填充、半填充溶洞填砂处理，然后再进行其它溶洞注浆填充处理。

六、岩溶处理施工方法及工艺

1、岩溶注浆

（1）无填充溶洞和半填充溶洞处理

对大于2m以上的无填充溶洞和半填充溶洞，在原钻孔附近（约0.6m）补钻一个ф127的投砂孔，填砂处理，后采用注浆加固的方法，对小于2m的无填充溶洞和半填充溶洞，直接注浆填充。

（2）全填充溶洞处理

采用压力注浆的方法进行填充加固，注浆压力从低到高，间歇、反复压浆。

主要采用PVC袖阀管注浆工艺。

（3）注浆材料

周边孔：

纯水泥浆+速凝剂；

中央孔：

纯水泥浆。

（4）注浆终止标准。

注浆终止采用了双重标准：

注浆终压达到设计终压，注浆量达到设计注浆量的80%；

或虽未达到设计终压，但注浆量已达到设计注浆量，即可结束注浆。

（5）注浆加固效果检查

①检测方法：

采用钻孔取芯，作抗压试验为主，抽水试验为辅（左右线各作1个，尽量设在换刀位置），溶洞填充物为砂层，作渗透系数试验。

②检测标淮：

隧道周边加固范围：

试块无侧限抗压强度≥0.3MPa；

隧道中心加固范围：

试块无侧限抗压强度≥0.5MPa；

渗透系数≤1.0×

10-7cm/s。

2、盾构机性能的改进与掘进技术措施

（1）对盾构机设计的重要改进

为适应区间岩层复杂的地质条件（中风化、弱风化灰岩、炭质灰岩，强度特征值达到96.8MPa），对盾构机设计作了重要改进，使用国内性能最好的盾构机施工，刀盘驱动功率由945kW增至1200kW，并改善了扭矩特性曲线，使盾构机在较高转速下扭矩得到较大提高。

采用重型刀座及刀具，滚刀配置到40刃，减小刀间距增强了破岩能力。

在盾构机正面区设置了4个钻探注浆孔，配置30m自动钻探钻机，可对隧道断面内实施超前地质钻探预报与注浆加固。

（2）盾构掘进技术措施：

①严格控制盾构机掘进姿态

盾构机刀盘切削面地层软硬不均,方向不容易控制。

按照给定的容许偏差值进行控制，当接近偏差值时及时调整。

减缓掘进速度，使刀盘上下部位掘进的瞬间受力尽量相同，减少盾构机的仰俯现象。

②做好碴样分析和管理

溶洞段掌子面及围岩自稳性较差和可能出现涌水，掘进中密切观察出土排碴量、碴土成分和含水量等，分析判断前方地层异常，做好盾构超前钻探和双液注浆加固溶洞地层准备。

另外，严格控制出碴量，维持掘进速度与出碴量的相对平衡。

③管片背衬注浆

足量同步注浆，并及时进行二次双液注浆，对地下水通道进行封堵，稳固管片。

④确保铰接密封和盾尾密封的防水效果

进入溶洞段前，对铰接密封和盾尾密封进行认真的检查、维护和调整。

掘进时，严格控制各铰接油缸的行程差，确保铰接密封效果。

加强对盾尾刷密封油脂的注入检查，确保其密封的防渗漏效果。

3、施工注意事项

在场地地质勘查阶段揭示的溶、土洞及在高风险区内的溶洞必须进行相应的填充加固处理。

但在进行洞体的填充加固处理之前，必须探明周围待处理区域范围内的市政管线等的具体分布情况，并进行拆除、迁改、悬吊保护等处理措施，尽量避免在岩溶处理加固施工期间施工受阻或正在使用的管线遭到施工破坏。

应急措施：

（1）在地铁隧道开挖施工前，应对各种现场施工事故发生的可能性进行预计和评估，做好充分准备，以便事故发生时进行及时的抢险和加固措施；

（2）储备回填、封堵的必要器材和材料，以备钻孔塌陷或突水事故发生时能第一时间进行处理。

　　（3）在进行注浆施工过程中，为防止孔口浆液溢出，应采取经济合理的技术措施进行封孔。

地面注浆施工结束后，注浆孔应进行充分的封填和密实，确保隧道中施工的安全。

七、结束语

武汉地铁二号线洪山广场至中南路区间隧道2、4号线溶洞处理在借鉴广州地铁5号线、广州地铁三号线北延伸段岩溶注浆处理技术成功经验的基础上根据本场区实际情况在地面注浆结合盾构机性能改进，盾构推进过程中揭示总体充填加固效果良好，目前盾构掘进已安全穿越岩溶地段。

地铁隧道施工中受周边诸多因素影响，鉴于目前对岩溶范围确定手段相对单一，补充勘察、地质雷达均较难准确判别溶洞范围，岩溶处理难度相对较大，应综合考虑该地区的溶洞类型、分布范围、深度、大小及溶洞填充状态，制定科学、经济合理处理方案并精心组织施工，保证隧道施工及运行阶段使用安全。

参考文献：

［1］黄继勇、何现启.浅谈岩溶地段隧道处理措施［J］.岩土工程界.2008

（1）:

57-59

［2］广州市轨道交通三号线北延伸施工阶段岩溶及孤石补勘总体原则及技术要求.［S］.广州地下铁道设计研究院.2008

［3］罗俊成、史海鸥.多种地质构造交汇带岩溶发育区的地铁隧道设计［J］.广东土木与建筑.2002

（2）:

20-22