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)合武漢市地鐵二號線常青花園至漢口車站區(qū)間盾構(gòu)施工中巖溶處理施工技術(shù)的應(yīng)用實踐，針對具體的工程地質(zhì)及水文條件，對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等方面進行了探討，對類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

　　在地鐵隧道施工過程中，處理好巖溶對整個隧道的施工都非常關(guān)鍵。在存在溶洞的地段區(qū)域進行地鐵隧道施工時，應(yīng)綜合考慮該地區(qū)的溶洞類型、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]，有針對性地采用相應(yīng)的處理措施，以確保整個地鐵隧道施工和使用期間，其主體結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的安全穩(wěn)定。

　　1工程地質(zhì)及水文條件

　　武漢市地鐵二號線常青花園至漢口車站區(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)勘查報告顯示，該灰?guī)r段有19個揭露到溶洞的鉆孔，溶洞洞頂標高的深度范圍在-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，見洞率約為30%左右。溶洞大都呈現(xiàn)為半充填甚至無充填狀態(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，在隧道開挖施工時極易造成塌陷和突涌的現(xiàn)象。該區(qū)段地下水類型可認為是第四系孔隙水、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，在地鐵隧道施工時應(yīng)對該地區(qū)的溶洞進行必要的處理，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)和周圍環(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)條件下進行地鐵隧道施工時，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、低風險區(qū)分別進行處理[3]。在高風險區(qū)范圍內(nèi)的溶、土洞體，隧道施工時必須進行相應(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，在隧道施工時必須充填施工；對處于高風險區(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)進行確定是否需要填充處理，若洞體厚跨比不小于0.5時，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，應(yīng)根據(jù)隧道計算的模型，按填充進行施工處理。

　　4盾構(gòu)區(qū)巖溶處理措施

　　4.1溶、土洞大于3m時

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

　　投砂施工過程中，在原勘察孔周圍(約0.5m處)補鉆2個直徑為200mm左右的投砂孔，這兩個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套管作為投砂管進行施工，待投砂施工完成后，可參照全填充處理方法再進行注漿加固處理。

　　4.2溶、土洞小于3m時

　　在溶、土洞小于3m時，采用直接進行注漿加固處理的方法。選用直徑為48mm的PVC袖閥管進行注漿施工，在進行注漿施工時，注漿管管端應(yīng)至少進入溶(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)進行壓漿處理。

　�。�1）在周邊孔注漿時，應(yīng)以相對較小的注漿壓力，重復(fù)多次反復(fù)進行。具體注漿過程中，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，工程中選擇采用級別為32.5級的普通硅酸鹽水泥，采用模數(shù)m=2.5～3.2(Be′=32～40)之間的水玻璃，根據(jù)現(xiàn)場相應(yīng)得配合比試驗，配比確定為水泥︰水︰水玻璃=1︰1.36︰0.31(質(zhì)量比)。

　　（2）在中央孔進行注漿時，至少也應(yīng)進行3次水泥漿壓注，壓力控制在0.9Mpa左右；達到注漿終壓條件時，應(yīng)繼續(xù)持續(xù)注漿10min左右；采用級別為32.5級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)場試驗結(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）整個洞體的注漿加固處理，擴散半徑應(yīng)控制為1.5m左右，施工過程中應(yīng)根據(jù)具體條件隨時進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，及漿體材料的過多流失。

　　4.3巖面處理

　　巖面即是指巖土分界面，對于隧道結(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)段處于溶洞處理場地區(qū)域內(nèi)，則巖面注漿可與溶洞填充處理在地面同時進行。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)的巖土分界面的長度來確定巖面注漿加固的縱向長度，壓漿土層的厚度，至少應(yīng)進入巖層分界面以下0.5m，同時進入分界面以上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%的早強劑，水灰比控制在1.5左右，并根據(jù)施工時的進漿狀態(tài)進行適當?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)進漿為終注條件，注漿擴散半徑控制在1500mm的范圍內(nèi)。

　�。�2）隧道洞內(nèi)巖面注漿

　　盾構(gòu)區(qū)間對在場地勘察階段未發(fā)現(xiàn)的溶、土洞區(qū)域，考慮到實施條件的困難，以及很難達到理想的實施效果，該巖面不宜在隧道施工的過程中處理，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隧道底板下方的巖面地層進行加固處理施工。

　　5施工注意事項

　　5.1施工順序

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

　�。�2）在注漿施工過程中，應(yīng)先進行止水、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行隔離后，才能開始溶洞區(qū)域的填充加固處理。

　　（3）注漿過程中，若發(fā)現(xiàn)漿液流失速度過快，應(yīng)及時添加水玻璃速凝劑，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

　　在場地地質(zhì)勘查階段揭示的溶、土洞及在高風險區(qū)內(nèi)的溶洞必須進行相應(yīng)的填充加固處理。但在進行洞體的填充加固處理之前，必須探明周圍待處理區(qū)域范圍內(nèi)的市政管線等的具體分布情況，并及時進行相應(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：

　　（1）在地鐵隧道開挖施工前，應(yīng)對各種現(xiàn)場施工事故發(fā)生的可能性進行預(yù)計和評估，做好充分準備，以便事故發(fā)生時進行及時的搶險和加固措施；

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

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

　　6結(jié)語

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

　　參考文獻:

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　　[3]呂延豪.地鐵盾構(gòu)區(qū)間穿越溶、土洞區(qū)域加固處理設(shè)計[J].鐵道勘測與設(shè)計,2007(4):18-20.

　　[4]李永騮.淺論地鐵工程巖溶地層的工程對應(yīng)措施[J].科技資訊,2008(21):73.