盾构穿越岩溶地区施工技术总结

盾构在岩溶地区掘进施工技术总结

1、工程概况

广州市轨道交通二、八号线延长线工程盾构7标段【三元里站～远景站盾构区间】、【江夏站～陈田村站盾构区间】盾构掘进施工项目包含两个盾构区间，位于现运行二号线三元里站以北到旧白云机场之间。

【三元里站～远景站盾构区间】起已正在运营的三元里折返线北端，区间里程范围左线为ZDK22+392.964～ZDK22+856.392，左线全长474.928m，右线为YDK22+202.194～YDK22+856.392，长度为654.47m，线间距为5.0～23.4m。

三元里至远景区间，地面特征为城市交通主干道(广园西路、机场路)、且为交通干线，车辆繁忙，并有房舍、厂房密集分布，机场路以北为白云旧机场范围。区间地形稍有起伏，总体表现为南部高，北部低，地面高程一般在8.50～10.00m。道路两侧地下管线密集分布。

2、地质概述

2.1地层划分

本区间地层由上至下划分为：〈1〉人工填土层，<3-1>粉细砂层，<3-2>中粗砂层，<4-1>冲积-洪积土层，<4-2>河湖相淤泥质土层，<4-3>粉质粘土，<5C-1A>软塑状残积土层，<5C-1B>可塑状残积土层， <5-2>残积类粉质粘土，<8C-1>炭质灰岩中风化带，<9C-1>炭质灰岩微风化带，<9C-2>灰岩微风化带。

2.2盾构穿越地层情况

隧道左线围岩分类表

隧道右线围岩分类表

进入盾构开挖区域高度为1.6～1.8m，硬岩平均抗压强度在46～50Mpa，占左线隧道总长的35％。右线穿越硬岩总长约269.9m，占右线隧道总长的41％。在YDK22+518.292～YDK22+478.292将穿越40m的上软下硬地层，洞身上部为<4-1>粉质粘土、洞身下部为<9C-2>灰岩微风化带，钻孔揭露灰岩最大抗压强度为105.1Mpa，进入盾构开挖区域高度为5m左右。

附图：线路纵断面图

2.3溶、土洞分布情况

3、施工情况

3.1施工中遇到的问题

①盾构掘进中遇到卡刀盘现象,地表容易产生较大的沉降，甚至沉陷。

②刀具磨损严重，刀圈易崩裂，

无法估计刀具损耗。

③由于上部均为<4-1>地层，换刀困难，施工过程中地表容易产生较大沉降。

④由于隧道断面内岩层、土层交错，推进过程中极容易结泥饼，造成推进困难。

⑤有可能要采用带压换刀。

⑥存在未探明的溶、土洞。

3.2施工实例

3.2.1在里程为ZDK22+744处

2008年10月17日，当左线盾构机掘进至里程为ZDK22+752.23时，在刀盘前8米左右地表产生了1.92mm的沉降，18日盾构掘进至ZDK22+744.08时，该断面又继续沉降了2.02mm，在里程为ZDK22+741左右时，盾构机压力突然降低至0.3bar，速度较快，扭矩降低到0.8×106Kn.m。根据这种情况，我部判断遇到了未探明的溶洞，在管片拖出盾尾后及时进行二次注浆，达到了很好的效果。

最终，该断面累计沉降为36.96mm。

3.2.2在里程为YDK22+684处

当左线盾构掘进至ZDK22+705.79时，据断面YDK22+684还有21.79米，该断面就产生较大沉降，最终累计沉降173.57mm，根据钻孔资料显示，此处溶洞钻孔编号为153、154、155、157、158，溶洞与隧道的具体位置关系见附图。

该处产生如此大的沉降，据分析，有以下几点原因：

（1）此处溶洞较多，可能联通，盾构掘进时地下水及溶洞填充物损失较多；

（2）该地段处于上软下硬地层，盾构掘进扰动较大。

通过对该地段的分析，我部在后期的10A、139等溶洞的处理时，用双液浆将对盾构有影响的溶洞四周封堵，然后在用单液浆填充溶洞，取得了较好的效果，在后期的掘进中，没有产生较大沉降，顺利通过机场路。

4、小结

通过盾构机在岩溶地段的掘进，我部得出以下经验：

(1)在施工前认真分析标段地质情况，对于有溶洞地段应加密勘察，调查仔细，为施工阶段制定准确地施工参数提供有效依据。

(2)对于已查明的溶洞，以隧道底板下10m范围内为高风险区，通过地表钻孔注浆，及时填充溶洞空隙。对富水区域进行采用双液浆加固溶洞地层，对溶洞数量将多，可能产生联通的地层，采用双液浆封堵四周，然后单液浆填充的方法进行处理。

(3)盾构在岩溶地段掘进过程中，应建立土压平衡模式，若土仓压力和扭矩突然发生异常变化，应加强对地表监控和渣样分析，及时进行二次注浆

(4)采用气压掘进，总压力0.8bar,土压0.3bar,刀盘转速1.5rap

推力小于800t,泡沫参入量3%

（5）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,纠正于微小偏差之时。掘进过程中保持正确姿态。

（6）盾构机通过时岩溶地层，如果水含水将多，及时建立气压平衡，防止大量失水造成地表沉降。

(7)开仓检查和更换刀具,必要时采用带压作业。

(8)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。

（9）建议线路设计中尽量避免出现上软下硬地层，隧道尽量位于全断面地层中。

（10）将地质钻孔、溶洞探孔一定要封堵密实。