淺談巖溶處理施工技術(shù)在某地鐵隧道施工中的應(yīng)用

　　摘要：結(jié)合武漢市地鐵二號(hào)線常青花園至漢口車(chē)站區(qū)間盾構(gòu)施工中巖溶處理施工技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，針對(duì)具體的工程地質(zhì)及水文條件，對(duì)巖溶處理的目的和原則，盾構(gòu)區(qū)巖溶處理技術(shù)措施和施工注意事項(xiàng)等方面進(jìn)行了探討，對(duì)類(lèi)似工程有一定的參考意義。

　　關(guān)鍵詞：地鐵隧道，巖溶處理，盾構(gòu)

　　0引言

　　在地鐵隧道施工過(guò)程中，處理好巖溶對(duì)整個(gè)隧道的施工都非常關(guān)鍵。在存在溶洞的地段區(qū)域進(jìn)行地鐵隧道施工時(shí)，應(yīng)綜合考慮該地區(qū)的溶洞類(lèi)型、分布、所屬巖層的穩(wěn)定性、以及地下水文情況等各種相關(guān)因素[1]，有針對(duì)性地采用相應(yīng)的處理措施，以確保整個(gè)地鐵隧道施工和使用期間，其主體結(jié)構(gòu)和周?chē)�環(huán)境的安全穩(wěn)定。

　　1工程地質(zhì)及水文條件

　　武漢市地鐵二號(hào)線常青花園至漢口車(chē)站區(qū)間盾構(gòu)施工，該沿線地段區(qū)間范圍內(nèi)石灰?guī)r巖溶發(fā)育程度較高。相應(yīng)的地質(zhì)勘查報(bào)告顯示，該灰?guī)r段有19個(gè)揭露到溶洞的鉆孔，溶洞洞頂標(biāo)高的深度范圍在-23.15～-6.82m之間，溶洞頂板的基巖主要由泥灰?guī)r和微風(fēng)化灰?guī)r等構(gòu)成，大概埋藏在地下11.52～32.00m的深度范圍內(nèi)，洞高大都在0.30～5.50m之間�？傮w上巖溶發(fā)育程度較高，見(jiàn)洞率約為30%左右。溶洞大都呈現(xiàn)為半充填甚至無(wú)充填狀態(tài)，半充填溶洞中的充填物大多由軟塑狀粉質(zhì)黏土、砂礫石塊和少量巖屑組成，局部存在漏水現(xiàn)象。少量巖溶洞體的頂板厚度非常薄，在隧道開(kāi)挖施工時(shí)極易造成塌陷和突涌的現(xiàn)象。該區(qū)段地下水類(lèi)型可認(rèn)為是第四系孔隙水、巖溶裂隙水和層狀基巖裂隙水�？傮w上，該隧道地段區(qū)間的溶洞的埋深都較淺，且溶洞內(nèi)部的充填土體工程性質(zhì)較差，在水流沖蝕作用下穩(wěn)定性差，屬不穩(wěn)定的洞體，在地鐵隧道施工時(shí)應(yīng)對(duì)該地區(qū)的溶洞進(jìn)行必要的處理，以保證該區(qū)段隧道在施工和使用期間，隧道主體結(jié)構(gòu)和周?chē)�環(huán)境的安全穩(wěn)定性。

　　2處理目的[2]

　�。�1）滿足隧道主體結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的承載力和變形要求；

　　（2）有效降低隧道施工期間塌陷和突涌事件發(fā)生的概率；

　�。�3）盡量減少新生溶、土洞體對(duì)隧道穩(wěn)定性的不利影響。

　　3巖溶處理的原則

　　在巖溶地質(zhì)條件下進(jìn)行地鐵隧道施工時(shí)，根據(jù)區(qū)段具體的地質(zhì)情況，一般把巖溶地質(zhì)劃分為高、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分別進(jìn)行處理[3]。在高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的溶、土洞體，隧道施工時(shí)必須進(jìn)行相應(yīng)的填充施工；在隧道底板下面5m深度范圍內(nèi)，且在隧道垂直投影范圍內(nèi)的溶、土洞體，在隧道施工時(shí)必須充填施工；對(duì)處于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)但在隧道底板下面5m以外的溶洞，可按洞體厚跨比(硬殼厚度/溶洞高度)進(jìn)行確定是否需要填充處理，若洞體厚跨比不小于0.5時(shí)，可判定該洞體基本安全，可不做填充處理，否則需要填充處理。在隧道投影范圍外，但距離隧道邊緣在3m范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)根據(jù)隧道計(jì)算的模型，按填充進(jìn)行施工處理。

　　4盾構(gòu)區(qū)巖溶處理措施

　　4.1溶、土洞大于3m時(shí)

　　在溶、土洞大于3m時(shí)，先進(jìn)行投砂的方式進(jìn)行洞體填充，再采用注漿方式進(jìn)行加固處理；投砂施工時(shí)，原來(lái)在溶洞上進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí)的鉆孔可用作為投砂填充時(shí)的出氣孔，投砂完成后再繼續(xù)通過(guò)這些鉆孔進(jìn)行注漿加固施工。

　　投砂施工過(guò)程中，在原勘察孔周?chē)?約0.5m處)補(bǔ)鉆2個(gè)直徑為200mm左右的投砂孔，這兩個(gè)新鉆投砂孔的中心應(yīng)與原勘察孔的中心保持在一條直線上。采用直徑略小于200mm的PVC套管作為投砂管進(jìn)行施工，待投砂施工完成后，可參照全填充處理方法再進(jìn)行注漿加固處理。

　　4.2溶、土洞小于3m時(shí)

　　在溶、土洞小于3m時(shí)，采用直接進(jìn)行注漿加固處理的方法。選用直徑為48mm的PVC袖閥管進(jìn)行注漿施工，在進(jìn)行注漿施工時(shí)，注漿管管端應(yīng)至少進(jìn)入溶(土)洞底部以下0.5m深處，注漿壓力由低逐漸升高，間斷著反復(fù)多次重復(fù)進(jìn)行壓漿處理。

　�。�1）在周邊孔注漿時(shí)，應(yīng)以相對(duì)較小的注漿壓力，重復(fù)多次反復(fù)進(jìn)行。具體注漿過(guò)程中，注漿壓力應(yīng)控制在0.6Mpa左右，重復(fù)注漿3～5次；注漿漿液為雙液漿體材料，工程中選擇采用級(jí)別為32.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，采用模數(shù)m=2.5～3.2(Be′=32～40)之間的水玻璃，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)得配合比試驗(yàn)，配比確定為水泥︰水︰水玻璃=1︰1.36︰0.31(質(zhì)量比)。

　　（2）在中央孔進(jìn)行注漿時(shí)，至少也應(yīng)進(jìn)行3次水泥漿壓注，壓力控制在0.9Mpa左右；達(dá)到注漿終壓條件時(shí)，應(yīng)繼續(xù)持續(xù)注漿10min左右；采用級(jí)別為32.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥配制相應(yīng)的水泥漿液，其水灰比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)控制在1.2～1.5之間，注漿速度應(yīng)該控制在50～70L/min的范圍內(nèi)。

　�。�3）整個(gè)洞體的注漿加固處理，擴(kuò)散半徑應(yīng)控制為1.5m左右，施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)具體條件隨時(shí)進(jìn)行注漿壓力和速度的調(diào)整，避免跑漿、冒漿現(xiàn)象的發(fā)生，及漿體材料的過(guò)多流失。

　　4.3巖面處理

　　巖面即是指巖土分界面，對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)底板面至結(jié)構(gòu)底板面以下10m深度范圍內(nèi)的巖面應(yīng)進(jìn)行必要的注漿加固處理[4]。隧道巖面注漿的加固處理方法，主要包括地面巖面注漿和隧道洞內(nèi)巖面注漿兩種，具體注漿施工措施如下。

　�。�1）地面巖面注漿

　　對(duì)于需要巖面注漿處理的區(qū)段，若該區(qū)段處于溶洞處理場(chǎng)地區(qū)域內(nèi)，則巖面注漿可與溶洞填充處理在地面同時(shí)進(jìn)行。巖面注漿施工中，采用直徑為48mm的PVC袖閥管，按處于隧道底板面以下10m深度范圍內(nèi)的巖土分界面的長(zhǎng)度來(lái)確定巖面注漿加固的縱向長(zhǎng)度，壓漿土層的厚度，至少應(yīng)進(jìn)入巖層分界面以下0.5m，同時(shí)進(jìn)入分界面以上1m；注漿孔間距控制為3.0m左右，盾構(gòu)隧道(單線)橫向3排，局部區(qū)域的間距可做相應(yīng)調(diào)整。采用水泥漿作注漿材料，加入含量約2%的早強(qiáng)劑，水灰比控制在1.5左右，并根據(jù)施工時(shí)的進(jìn)漿狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；注漿壓力由低逐漸升高，終注壓力控制在0.3Mpa左右，按地面有較明顯的變形且難以繼續(xù)進(jìn)漿為終注條件，注漿擴(kuò)散半徑控制在1500mm的范圍內(nèi)。

　�。�2）隧道洞內(nèi)巖面注漿

　　盾構(gòu)區(qū)間對(duì)在場(chǎng)地勘察階段未發(fā)現(xiàn)的溶、土洞區(qū)域，考慮到實(shí)施條件的困難，以及很難達(dá)到理想的實(shí)施效果，該巖面不宜在隧道施工的過(guò)程中處理，而應(yīng)在混凝土管片安裝施工階段，預(yù)留相應(yīng)的注漿孔，在孔內(nèi)位置預(yù)先埋設(shè)相應(yīng)的注漿管，確保地鐵隧道在投入使用后仍可對(duì)隧道底板下方的巖面地層進(jìn)行加固處理施工。

　　5施工注意事項(xiàng)

　　5.1施工順序

　　（1）溶、土洞的填充加固處理施工應(yīng)遵循如下順序進(jìn)行：測(cè)探洞體邊界，投砂填充(洞高若大于3m時(shí))，注漿加固，注漿效果檢測(cè)，組織驗(yàn)收。

　�。�2）在注漿施工過(guò)程中，應(yīng)先進(jìn)行止水、止?jié){帷幕的施工，將需要處理加固的溶洞范圍與其他洞體進(jìn)行隔離后，才能開(kāi)始溶洞區(qū)域的填充加固處理。

　�。�3）注漿過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)漿液流失速度過(guò)快，應(yīng)及時(shí)添加水玻璃速凝劑，以有效控制注漿材料的流失量，確保注漿效果。

　　5.2施工注意事項(xiàng)

　　在場(chǎng)地地質(zhì)勘查階段揭示的溶、土洞及在高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的溶洞必須進(jìn)行相應(yīng)的填充加固處理。但在進(jìn)行洞體的填充加固處理之前，必須探明周?chē)�待處理區(qū)域范圍內(nèi)的市政管線等的具體分布情況，并及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的拆除和遷改等處理措施，盡量避免在巖溶處理加固施工期間施工受阻或正在使用的管線遭到施工破壞。巖溶處理施工的應(yīng)急措施有以下幾點(diǎn)：

　�。�1）在地鐵隧道開(kāi)挖施工前，應(yīng)對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)施工事故發(fā)生的可能性進(jìn)行預(yù)計(jì)和評(píng)估，做好充分準(zhǔn)備，以便事故發(fā)生時(shí)進(jìn)行及時(shí)的搶險(xiǎn)和加固措施；

　�。�2）儲(chǔ)備回填、封堵的必要器材和材料，以備鉆孔塌陷或突水事故發(fā)生時(shí)能第一時(shí)間進(jìn)行處理。

　�。�3）在進(jìn)行注漿施工過(guò)程中，為防止孔口漿液溢出，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施進(jìn)行封孔。地面注漿施工結(jié)束后，注漿孔應(yīng)進(jìn)行充分的封填和密實(shí)，確保隧道中其他施工的安全進(jìn)行。

　　6結(jié)語(yǔ)

　　地鐵隧道施工中，巖溶處理的技術(shù)難度相對(duì)較大，應(yīng)針對(duì)具體的場(chǎng)地地質(zhì)水文條件，綜合考慮該地區(qū)的溶洞類(lèi)型、分布、及巖層穩(wěn)定性，因地制宜地進(jìn)行巖溶區(qū)域處理的方案設(shè)計(jì)和組織施工，以確保整個(gè)地鐵項(xiàng)目在施工階段和正常使用期間，其隧道主體結(jié)構(gòu)和周?chē)鷰r土環(huán)境的安全和穩(wěn)定。

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