地铁盾构隧道施工溶洞处理技术分析

《地铁盾构隧道施工溶洞处理技术分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、地铁盾构隧道施工溶洞处理技术分析：随着地铁建设事业的蓬勃发展，国内各大城市纷纷进行地铁修建，目前地铁区间隧道施工以盾构施工为主，伴随着地铁施工工程量的增加，工程施工人员面临的问题也逐渐多样化和复杂化，施工难度也随之变大，笔者根据施工经验，对地铁在岩溶发育区的施工方法﹑工艺﹑技术要求及注意事项提出了应对方案，供参考。　　关键词：岩溶发育﹑溶洞勘查﹑溶洞处理　　一﹑工程概况　　广州地铁三号线4标位于华南准地台，湘桂赣粤褶皱带中的粤中拗褶皱束中部，广花凹陷、增城凸起的交接部位。沿线地貌为广花冲积平原地势较平坦，上覆地层主要为第四系

2、人工填土层、陆相冲、洪积相地层、残疾土层；下伏基岩为新生界第三系莘庄村组陆象碎屑沉积岩、二迭系栖霞组和上古生界石炭系下统大潭阶石凳子组、测水组、石炭系中上统壶天群。沿途有液化砂土、软土、岩溶和膨胀土等不良地质存在。　　二﹑岩溶发育的特点及其危害　　本标段石灰岩强度较高，但由于年代较长，由于灰岩含有黄铁矿结核，其风化产生SO4可以加剧碳酸钙的溶解，促进岩溶较强烈发育，风化后产生溶土洞。根据理论分析，岩（土）溶洞是地壳岩石圈内可溶岩在具有侵蚀性和腐蚀能力的水体作用下，以近代化学溶蚀作用为特征，包括水体对可溶岩层的机械侵蚀和崩解作

3、用，而初腐蚀下来的物质携出、转移和再沉积的综合地质作用及由此所产生的现象总称。　　溶洞主要按发育条件进行区分，主要分为溶洞和土洞两种类型：　　溶洞：主要发育于石灰岩与岩质灰岩地层中，多为充填状态，充填物多为流塑状、软流塑状粘性土，局部夹岩石碎块、角砾石，无填充物岩溶为空洞。其中本盾构区间始发段溶洞发育情况较明显集中，由于该处地层主要以石灰岩地层为主，岩土交界面较明显属于溶洞高发区，溶洞发育情况较密集，并且部分溶洞呈现串珠状布置，但仅为个别溶洞为无填充状态。　　土洞：埋藏在溶洞地区可溶性岩层上覆土层内的空洞，充填状态下，充填物

4、多为流塑性粉质粘土，无填充物土洞为空洞。区间吊出井段为特征区段，虽该段盾构隧道掘进范围主要为全断面沙层，但由于下部存在明显岩土交界面，较容易形成土洞，在后期溶洞补堪所发现的溶洞一般均为覆土层空洞，由于局部与上部砂层联通，注浆量较大，处理过程难度增加。　　溶土洞的发育，对结构稳定有较大的影响，同时对盾构施工也有较大的影响，容易发生“喷涌”、“盾构栽头”，甚至更大的溶洞可以使整个盾构机下沉淹没，施工前必须预处理。　　三、本标段区间溶洞处理原则　　本标段在施工过程中采取以下几点原则进行溶洞处理：　　1）位于隧道底以下5m线、隧道两

5、侧3m线以内（即高风险区）的已揭示的溶洞，自地面进行充填（填砂、注浆）加固；　　2）凡是区间范围内、地质勘查已揭示的土洞，全部自地面进行充填（填砂、注浆）加固处理。　　3）对高风险区段隧道下方的岩面土层进行注浆加固处理，以形成稳定壳体。当高风险区的岩面已进入盾构隧道的掘进范围时，不进行岩面注浆加固处理。当施做岩面注浆钻孔揭示到溶土洞时，应先进行溶土洞的处理，再进行岩面注浆。　　4）溶土洞处理效果要通过控制施工参数和抽芯或标贯试验确定。　　5）在进行溶土洞处理前，应明确需要盾构换刀的初步位置，在溶洞处理时应对该处溶洞进行加强处

6、理，满足盾构换刀的地质条件。　　6）施工期间发现的溶、土洞按照以上1）、2）条原则办理。　　四、区间溶洞勘察技术　　溶（土）洞由于其存在的不确定性及发育的无规律性，在过程中很难探明溶土洞的具体分布情况，为保证尽可能的探明溶土洞的分布情况，我标段在施工过程中采用以下几种方式进行溶洞探测：　　（1）钻孔勘探法　　（2）CT法　　（3）高密度电法　　各种溶洞勘察方法的适用范围及局限性：　　（1）钻孔勘探法：　　钻孔勘探法是采用直接钻孔的方式来探明地下溶洞的发育情况，需占用一定的施工场地，在地表条件允许的情况下才能采用此种方法进行溶

7、洞勘察。　　（2）CT法：　　勘探原理：鉴于溶洞位于地下水水位以下，溶洞内充填物一般饱和含水，溶洞内无充填物的部分一般充填有水。溶洞内介质的纵波波速Vp在1500～2000m/s之间。溶洞外介质一般为灰岩，介质的纵波波速Vp在4000～6000m/s之间。溶洞内外介质存在极为明显的波速差异。　　土洞内介质为水，纵波波速Vp=1500m/s。如土洞内介质为流塑状软土，则纵波波速Vp=1400～1600m/s。土洞外介质为饱和含水的第四系土层，纵波波速Vp在1800～2000m/s之间。土洞内外介质存在一定的波速差异，这种波速差

8、异的存在，为溶土洞勘察提供了条件。　　（3）高密度电法：　　勘探原理：岩土层的电阻率存在一定的差异，存在电阻率差异界面。洞身范围内内浅层第四系土层含有较多全、强风化砂岩组成，由于松散、破碎等原因具较高电阻率，范围约500～1500Ω