地铁盾构区间陆上溶土洞处理施工技术

地铁盾构区间陆上溶土洞处理施工技术

发表时间：2019-04-17T16:33:59.667Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：李霞[导读] 摘要：广州地铁八号线西村～鹅掌坦区间存在岩溶、土洞等不良地质灾害。

中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司广东深圳 518000摘要：广州地铁八号线西村～鹅掌坦区间存在岩溶、土洞等不良地质灾害。岩溶、土洞处理是地铁盾构法在施工中的重难点项目，本文详细描述相关施工技术，为同类地铁施工、地面建筑物保护提供施工经验并做出一定贡献。

关键词：连续梁；转体施工；称重监测；监控测量 1工程概况 1.1 工程简介

西村～鹅掌坦区间南起西村站，北至鹅掌坦站，基本呈南北走向。线路出西村站后，先侧穿内环路高架桥并上跨地铁五号线，大体沿西增路往西北行进300m左右后，转向北下穿路边房屋群，后下穿增埗河，沿西槎路行进一段距离后，最终到达鹅掌坦站。隧道平面最小曲线半径为450，线路纵断面呈“V”字坡，最大坡度为28‰。

西村-鹅掌坦区间勘察场地范围内地形平坦，无崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，主要不良地质作用为岩溶、土洞。根据八号线北延段初勘报告引用的资料表明，西村-鹅掌坦区间增埗河南岸至鹅掌坦站位于软土地基沉降以及岩溶地区地面沉降和塌陷风险区，区间增埗河至鹅掌坦段揭露的基岩为二叠系炭质灰岩地层，揭露有溶洞、土洞。西村-鹅掌坦区间北部二叠系地层分布区岩溶见洞率27.78%，土洞见洞率为5.56%，区间平均的线性岩溶率为5.28%，属于岩溶中等发育区段，有土洞发育 1.2盾构隧道溶（土）洞处理目的

（1）减小盾构机在施工时产生栽头、坍塌的风险。

（2）预防土洞在地下水作用下迅速发展的风险，减小后期运营的风险。

（3）预防未查明的溶洞、岩溶通道在盾构掘进时涌水涌砂对隧道抗岩溶局部坍塌的能力，提高隧道结构的安全性。 2施工方案及工艺 2.1边界探测施工 2.1.1钻孔布置

区间隧道补勘施工完成之后，溶土洞注浆充填处理前，先进行溶（土）洞平面范围的试探测（即探边），探测明确土洞平面范围后再行注浆施工。边界探测勘探点位布置的原则为：以揭示到溶、土洞的钻孔为基准点，加密钻孔向四周扩散，孔间隔3.0m，钻孔兼做注浆孔，并选择数个洞顶处钻孔兼做排气孔，排气孔每洞至少一个，间距超过4m加设排气孔。溶洞平面范围试探测，基本找到溶洞边界为止，注浆孔位根据现场适当调整。

钻探过程中做好详细记录，并对相邻近的钻孔资料要综合对比分析，以有效指导注浆处理及围护结构施工。溶土洞边界探测示意图如下图所示：

图6-3 溶土洞边界探测钻孔平面布置示意图

图6-4 溶土洞边界探测钻孔平面布置示意图 2.1.2钻机成孔

探边孔采用XY-150地质钻机成孔，成孔直径为91mm，对于场地条件许可的情况可将探边孔全打完再注浆；为防止钻进过程中出现塌孔事故，在成孔的施工过程中可采用膨润土配浆护壁。

对于补勘钻探发现溶洞，按照2m×2m方格状布置钻孔查找洞体边界，由已揭露溶洞的钻孔向周围扩散布孔探查，每列的钻孔顺序为由内至外钻孔。在查找洞体边界时，若外围钻孔未发现溶、土洞，则暂时不处理，采用回填处理。一定要保证回填质量，避免在盾构掘进时钻孔冒浆对市民造成恐慌。在钻孔过程中揭露的溶、土洞要做好记录，以供注浆作业参考。

2.1.3绘制包络图

每个溶土洞边界探测施工完成后，根据每个钻孔所探测到的溶土洞顶部、底部的埋深或标高，结合其平面位置、水平间距，绘制出每个溶土洞的包络图，以确定其大小。包络图如下图注浆管布置立面示意图中所示。

包络图绘制完成后，计算其理论注浆量。注浆充填系数相关规范规定为1.5～2.5，根据广州地区施工经验，本工程注浆充填系数按照1.5计算理论注浆量。

2.2下注浆管

探边孔兼做注浆孔和排气孔。根据详勘、补勘及洞体边界探查取得的洞体数据，在溶、土洞顶板以上的部位用实管袖阀管，在溶、土洞范围内使用花管袖阀管，注浆管底部加下闷盖。溶洞注浆管下至溶洞底，并设置排气孔，每洞至少一个排气孔，袖阀管直径为φ48mm。注浆管布置立面图如下图所示：

图6-5 未填充情况溶土洞下管长度示意图

图6-6 全充填情况溶洞下管长度示意图

图6-7 半充填情况溶洞下管长度示意图

将实、花管根据要求连接，在检查其接口密封性能后，立即将注浆管沿钻孔下至设计标高，上端露出地面50cm左右，并加盖上闷盖。为保证顺利下管，管中要注满清水，以重力抵消套壳料的浮力。下管后在孔壁间隙靠近地面1～2m范围内充填水泥砂浆加固。

2.3注水泥浆充填施工

2.3.1适用范围

①全充填的溶（土）洞；

②高度小于3m的半充填、无充填溶土洞；

③高度大于3m的，且经过注砂浆试验失败的或者注砂浆注不进去的半充填、无充填溶土洞；

④高度大于3m的，经过注砂浆后需要补注水泥浆改善注浆环境或者控制注浆量的无填充溶土洞。

2.3.2袖阀管注浆的特点

袖阀管该工法同其它注浆工法相比，具有以下特点：

①具有上下2个阻塞器（橡皮圈），能将浆液限定在注浆区域的任一段范围内进行灌注，达到分段注浆的目的，每段注浆高度约

500mm。

②阻塞器在光滑的袖阀管中可以自由移动，可根据需要在注浆区域内某一段反复注浆。

③根据地层特点，可在一根注浆管内采用不同的注浆材料，选用不同的注浆参数进行注浆施工。

2.3.3袖阀管结构

袖阀注浆管为每节长4m、直径48mm的硬质塑料管，它是由钙塑聚丙烯制造而成。注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口。注浆管分实管和花管两种，实管上未开设溢浆孔，用于非注浆地层；每节花管上开有Φ8mm的溢浆孔12个，每组小孔间距30cm，用于需注浆地层。在花管有孔部位外面套有橡胶套，橡胶套覆盖着溢浆孔，起到单向阀作用。

注浆芯管采用双塞注浆芯管，通过注浆压力使得两堵头与花管密贴，达到分段注浆的效果。

在钻孔完毕下放袖阀管的过程中，根据溶土洞顶部、底部的埋深计算花管的埋设位置，溶土洞的高度范围内用花管覆盖，其余部位用实管覆盖，花管覆盖遵循“宁高勿低、宁深勿浅”的原则。

2.3.4注浆参数

根据注浆材料及地质条件，结合类似工程的施工经验及相邻标段的试验结果，暂定选用以下注浆参数，具体须在施工前进行现场及室内试验，必要时根据现场施工试验的结果对各项参数进行修正。

普通水泥单液浆，配合比采用水：水泥=1：1（重量比），水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥。一般溶土洞处理注浆压力控制在0.4～0.6MPa，特殊溶土洞处理压力控制在0.3～0.5 MPa，注浆速度30～70L/min。

外排注浆孔采用水泥-水玻璃双液浆形成浆帷幕。双液浆质量比为水：水泥：水玻璃=（0.8～1.0）：1：（0.08～0.2）；双液浆体积比水：水泥：水玻璃=1：1.88：0.63，每1m³浆液体积比中水泥的体积为0.28、水的体积为0.54，水玻璃的体积为0.18；水玻璃波美度为38～43Be，模数为2.4～3.0，施工中根据现场试验确定；一般溶土洞处理注浆压力控制在0.4～0.6MPa，特殊溶土洞处理压力控制在0.3～0.5 MPa，注浆速度30～70L/min。

2.3.5浆液配制

现场水泥浆搅拌采用配套的相关设备，水泥采用袋装水泥，在搅拌池内拌制浆液，搅拌完成后与注浆泵连接，需要注浆时浆液通过注浆泵从搅拌池内吸出注浆。水泥、水、注浆泵设有自动流量计。