岩溶地层中的盾构隧道施工技术

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1、岩溶地层中的盾构隧道施工技术广州轨道交通5号线草暖公园—小北站区间，在F1、F2两断裂带间地石炭系灰岩地层149.105m(YCK7+903.505-YCK8+052.610)范围内，详勘阶段有7个钻孔揭示存在溶洞。     但由于钻探孔间距(约20~40m)过大，未能完整揭示溶洞的大小、分布及充填物的物理力学性质。     经对草暖公园—小北站区间整体地质与环境的综合分析，确定其区间隧道(埋深22.86~24.30m)采用土压平衡盾构施工，而在岩溶地层中采用盾构法施工在国内外尚属首次。盾构掘进中可能发生盾构机栽

2、头、陷落，地层大量失水、坍塌，严重差异沉降而致隧道结构破坏等事故。     为确保施工及运营安全，对溶洞的空间分布、大小及充填情况，溶洞处理，盾构掘进技术措施3个方面进行深入研究，并组织精心设计、精心施工。1运用多种勘查方法，探明溶洞情况     根据目前可行的勘测手段，为切实探明溶洞的分布与填充状况，拟定以钻探为主、多种方法综合运用的探测方案。即:高密度电阻率法地面物探(总体探查溶洞分布情况)加密钻孔(直观掌握溶洞及充填物状况)电磁波深孔CT(在钻孔间加密剖切面勘查，判断边界)综合判断后结合注浆孔布置补孔探测。

3、1.1高密度电阻率法物探     对YCK7+880~YCK8+035范围内纵向进行探测，共设计物探剖面6条，剖面长均为177m(详见图2)。每条剖面均有2个基点控制。     勘察的结果表明，本区地下有4处岩溶发育区(见图1)。据其成果将勘察范围划分为5个区域单元进一步深入勘察。1.2补充钻孔勘探     在勘察区域内，分别在距离左右线隧道外侧3m处、区间隧道中线上和左右两隧道中间位置布置5列、25排钻孔。每一排钻孔的间距约为5m，布孔124个(其中技术孔37个)，共计钻孔长度4109m。(见图2)。因隧道底板

4、埋深22.86~24.30m，位于左右线区间隧道中心线位置的2列钻孔设计深度原则为35m，另外3列钻孔设计深度原则为30m，有溶洞的钻孔要钻至溶洞底下2~3m。     1.2.1在钻探施工过程中[1]，准确、详细记录异常现象(如缩孔、坍孔、漏水、冒水、掉钻及遇到洞穴等)及其发生的位置和严重程度，描述溶洞空间大小、分布等。     1.2.2把探到有溶洞的钻孔作为技术孔，采取土样37件、岩样22件、水样2件、标贯试验111次、测量地下水位248次，并抽水实验估算溶洞水流量。     1.2.3编制了详细的勘察报告

5、，作纵剖面图5个、横剖面图24个、投影图2个(隧道顶3m至隧道顶，隧道底至隧道底5m)，并作平切面图7个(分别为隧道上3m，隧道顶、中、底，隧道下1m、3m、5m)。1.3电磁波深孔CT物探     CT相邻孔对间距5m，共27对，孔深35m，各C钻孔的终孔高程一般应基本一致，若在预定终孔深度处为溶洞时，钻孔深入溶洞地板3m，孔径不小于75mm。     CT剖面与地铁隧道中心线呈约70°斜交，使隧道的勘察剖面间距加密为2.5m左右。实测工作中在岩溶发育异常复杂地段另增加了5条CT剖面，故实际共完成CT剖面27条

6、，发射孔与接收孔的间距26.1m定点发射点数5个，各探孔内的动点观测间距为1.0m，出现的异常特征加密定点发射点距与点数，实测探测点11137个。　　为尽可能利用钻探孔，在每个区域单元内应先钻外侧2列的孔，并进行孔间跨孔CT物探，而后按一般钻孔的顺序进行。     采用跨孔电磁波透视对隐伏岩溶进行探测，弥补了勘探钻孔网点稀少的不足，通过CT资料分析，即自上而下可分为土层软土CT异常带、浅部岩溶CT异常带和较深部岩溶CT异常，岩溶发育具有竖向分带差异。较深部岩溶异常带具有异常强、规模大、呈“串珠状”竖向分布等特点。

7、1.4探测成果综合分析判断     通过对钻探、高密度电阻率、深孔CT物探勘察成果的综合研究分析，较深入地掌握了溶洞及充填情况。     1.4.1溶洞分布     探明的溶洞分布在左线(ZCK7+928-ZCK8+019)91m、右线(YCK7+920-YCK8+025)105m的区间内。溶洞分布主要特点如下: 1.4.1.1溶洞规模大但分布较集中。124个钻孔中有70个钻孔揭示有溶洞，大小总计167个，其中大于3.50m的27个，占总数量的16%;探到溶洞最大高度18.30m(D02)，最深溶洞底标高为-31

8、.44m;溶洞多呈串珠状，层数为1~12层，以2~4层为最多。平面上主要分布于二、三、四区，占揭露到溶洞钻孔的95.7%;在剖面上溶洞分布在标高为5.35~-31.44m范围内，位于隧道结构顶板以上3m及隧道结构底板以下3m范围内揭露到有溶洞的钻孔有56个，占80%。中国论文联盟www.LWLM.com编辑。     1.4.1.2　溶洞层间岩板厚小于3.00m为主，约占