摘 要：本文結(jié)合實例，主要對盾構(gòu)通過溶土洞區(qū)間采取的相應(yīng)措施、處理原則、方法進行了總結(jié)，可為類似工程提供參考。

　　關(guān)鍵詞：溶土洞,處理措施,盾構(gòu),施工控制

　　1 工程概況

　　某盾構(gòu)工程沿線大部分地段分布的下伏基巖是石灰?guī)r，灰?guī)r巖溶發(fā)育強烈，水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件非常復雜。盾構(gòu)區(qū)間左、右線全隧道均需通過溶土洞區(qū)，巖溶主要發(fā)育在石炭系灰?guī)r層中。巖石局部裂隙較發(fā)育、巖芯局部較破碎，地下水連通性較好。大部分溶洞發(fā)育于巖面附近，灰?guī)r面上覆蓋層多為粘性土層及砂層，且溶洞頂板較薄，填充性差;局部地段存在土洞，填充性差。盾構(gòu)掘進影響下，有可能造成溶洞頂板塌落及土洞坍塌，發(fā)生坍塌事故。為確保盾構(gòu)機的安全，必須對其進行預處理，待處理效果滿足設(shè)計要求后方可進行隧道洞體施工，從而避免涌水、突泥、沉陷等意外事故的發(fā)生。

　　2 溶土洞處理

　　2.1溶土洞施工風險

　　在巖溶發(fā)育強烈地區(qū)，結(jié)構(gòu)工程實施的安全風險和運營期結(jié)構(gòu)安全風險相當高。這些風險主要有：

　　(1)施工期由于工程范圍地層被擾動，誘發(fā)水、土遷移，導致工程范圍及周邊的地表沉降以至于坍塌，其后果可能是災難性的;

　　(2)施工期由于基坑、隧道突涌水，導致工程范圍以外不可預知的位置、范圍因水、土流失發(fā)生沉降以至于坍塌;如果坍塌發(fā)生在城市建成區(qū)，其后果極可能是災難性的;

　　(3)運營期由于行車震動誘發(fā)溶洞、土洞薄弱部位坍塌以及工程覆蓋范圍地下水異常活動引起土體遷移導致線路結(jié)構(gòu)變形影響正常行車條件，嚴重時將導致線路停運甚至線路結(jié)構(gòu)破壞。

　　2.2處理原則

　　盾構(gòu)工程主要是預防盾構(gòu)機在掘進過程中引起地表沉降過大或坍塌影響周邊建筑，需要提前對溶土洞及軟弱底層進行處理。針對盾構(gòu)工法，所有灰?guī)r地區(qū)，盾構(gòu)隧道設(shè)計時預留注漿管。溶土洞的處理范圍應(yīng)根據(jù)巖面以上土層性質(zhì)、巖體的特性、溶洞的填充情況等綜合判斷。溶土洞處理的設(shè)計原則為：

　　(1)所有勘察資料揭露的土洞必須處理。

　　(2)結(jié)構(gòu)輪廓平面投影外放3m、隧道底板以下5m以內(nèi)溶洞必須處理。在一般的砂質(zhì)粘土，甚至較松散的砂層或碎石層，拱頂上覆土大于洞室開挖跨度的2.5倍左右，即可形成土拱，可使用承壓拱理論對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。也就是說，只要洞室上覆土大于開挖跨度的2.5倍，地面普通應(yīng)力的作用對洞室結(jié)構(gòu)無影響。根據(jù)本工程勘探已探明的土洞，直徑均小于2m，故底板下5m以下的溶洞對地下結(jié)構(gòu)的安全影響不大。

　　(3)隧道底板以下為砂層時：隧道底板10m范圍內(nèi)的所有溶洞、溶蝕槽均處理。隧道底板10m范圍外仍為砂層的，應(yīng)具體討論。

　　2.3處理方法

　　(1)溶洞注漿處理

　　采用振動壓管和鉆孔埋管注漿法，注漿采用袖閥管注漿，注漿材料為純水泥漿及水泥、水玻璃雙液漿。鉆孔間距2.0m*2.0m，孔徑為70~110mm，注漿管每節(jié)場4m，直徑48mm的硬質(zhì)塑料管，管內(nèi)壁光滑，接頭有螺扣，端頭有斜口�；ü苌祥_有ø8mm的溢漿小孔，每組小孔間距30cm。最外排孔壓注雙液漿，其余孔壓住水泥單液漿，注漿壓力一般控制在0.4~1.0MPa，并可根據(jù)具體地層與前后孔等綜合情況加大壓力，以達到注滿的設(shè)計要求。單液漿水灰比未1:1，雙液漿配比為水泥漿：水玻璃=1:1。水玻璃BE=35

　　(2)效果檢測

　　① 采用鉆孔抽芯，進行抗壓試驗，無側(cè)限抗壓強度≥0.2MPa;

　�、� 對加固地層進行標貫試驗，標貫擊數(shù)不小于10擊;

　　③ 必要時采用CT法對溶土洞加固效果進行確認和驗證。

　�、� 如注漿效果達不到要求，則用檢查孔進行補充加固，采用深孔注漿的方法進行。

　　⑤ 檢驗孔數(shù)量不少于注漿孔的1%，每個溶洞至少3處。

　　3 盾構(gòu)過溶土洞地段措施

　　根據(jù)地質(zhì)斷面圖，大部分溶洞位于隧道結(jié)構(gòu)底板以下。在外部條件和人為活動作用下能加劇地面塌陷發(fā)生，具長期性、不可預見性、隨機性和突發(fā)性等特點，其危害性大。另一方面，區(qū)間地巖溶發(fā)育，在線路埋深范圍內(nèi)砂層與基巖面直接接觸，盾構(gòu)法施工時，由于盾構(gòu)機掘進過程中對砂層的擾動，以至產(chǎn)生流沙現(xiàn)象，從而導致地面塌陷、掌子面突涌。工程雖安排盾構(gòu)機通過前，對區(qū)間沿線地質(zhì)進行密集鉆孔補勘及溶洞處理，但由于溶洞處理工程量大及處理方式、處理水平等各方面因素影響，為防止盾構(gòu)機通過時部分地段仍未處理好而造成溶洞擊穿，繼而造成突水，突泥及盾構(gòu)陷落，仍需采取相應(yīng)施工措施，確保盾構(gòu)機在“安全、快速”通過溶土洞段。

　　(1)盾構(gòu)機通過前，選擇合適位置開倉檢查刀具和針對性換刀

　　溶洞段主要包括中/微風化石灰?guī)r層，強度較高，盾構(gòu)掘進過程中對刀具的磨損較大。盾構(gòu)進入溶洞段掘進前，在相應(yīng)聯(lián)絡(luò)通道加固區(qū)開倉檢查刀具，更換新刀，刀具配備以滾刀破巖為主，正面及中心道具均使用滾刀。

　　(2)利用盾構(gòu)機上的超前鉆探孔，進行超前鉆探

　　盾構(gòu)機進入溶洞段施工時，利用盾構(gòu)機的6個超前鉆探孔，對盾構(gòu)機前方的溶洞處理情況進行探測。每次鉆設(shè)20m長，兩次組按鍵搭結(jié)2m。探測到溶洞時，利用探測空或地面向溶洞內(nèi)注雙液漿處理后再向前掘進。

　　(3)在溶土洞段采取合適模式進行掘進

　　為保護刀盤和刀具，在掘進過程中推進速度≤10mm/min，低貫入度破巖，刀盤轉(zhuǎn)速1.7~1.9r/min，刀盤扭矩≤200bar，方向偏移平均控制在±30mm以內(nèi)。土倉壓力擬定為1.0~1.5bar。

　　(4)盾構(gòu)姿態(tài)控制

　　由于不同部位掘進千斤頂參數(shù)設(shè)定的偏差引起的方向偏差，以及盾構(gòu)表明與隧道的摩擦阻力不均勻，開挖掌子面上的土壓力以及切口環(huán)切削欠挖地層引起的阻力不均勻，也會引起一定的偏差。通過減緩盾構(gòu)機掘進速度，使盾構(gòu)機在掘進的瞬間刀盤上下部位盡量相同，減少刀具的偏磨和盾構(gòu)機下俯現(xiàn)象。

　　(5)加強渣土改良和管理通過溶洞段是主要向掌子面、土倉添加泡沫進行渣土改良。在進入溶巖地層，盡量保持切口水壓平穩(wěn)，記錄好泥水偏差流量，有效控制出渣量。

　　(6)確保鉸接密封和盾尾密封的防水效果

　　溶洞段水發(fā)育，有發(fā)生突水突泥的微笑，因此盾構(gòu)進行溶洞段掘進前，對鉸接密封盒盾尾密封裝置進行認真的檢查、維護，確保密封效果。① 確保密封壓板固定可靠，調(diào)節(jié)密封螺栓，加強對鉸接密封的潤滑;② 嚴格控制盾構(gòu)掘進方向和鉸接油缸的行程差，確保交接密封效果 ③ 加強對尾刷密封油脂的注入檢查，保證盾尾油脂密封壓力正常，確保尾刷密封防滲漏效果。

　　(7)管片背后注漿

　　過溶洞段注漿以同步注漿和二次補充注漿結(jié)合的方式進行，加強施工過程控制，嚴格按照“注漿與掘進同時進行、確保注漿飽滿”的原則進行控制。每環(huán)同步注漿量不得6m3，二次補漿壓力≥1.5bar，時間穩(wěn)定在10min。盾構(gòu)管片安裝時，隧道底部要預留好隧道底加固注漿管，以便在盾構(gòu)施工完后處理新發(fā)現(xiàn)的溶(土)洞。

　　(8)加強地表沉降、地下水位及周圍建構(gòu)筑物傾斜觀測，并及時反饋施工。加強過程控制管理，實施信息化施工，防止開挖面失穩(wěn)引起過大的地表沉降。

　　4 小結(jié)

　　(1)通過該工程試驗段盾構(gòu)施工總結(jié)，對區(qū)間溶巖發(fā)育地段進行預處理，是盾構(gòu)安全、高效掘進的有力保障。

　　(2)盾構(gòu)過溶巖發(fā)育地區(qū)應(yīng)嚴格控制掘進的泥水壓力、注漿壓力、掘進速度等參數(shù)。充分發(fā)揮泥水盾構(gòu)的優(yōu)勢，才能保證安全、快速掘進。

　　(3)盾構(gòu)通過溶土洞地段時，對掘進過程可能發(fā)生的地面塌陷事故，編制應(yīng)急預案、做好應(yīng)急演練、儲備應(yīng)急物資，才能有效應(yīng)對風險，減少損失。

　　參考文獻：

　　[1]山西建筑. 盾構(gòu)隧道區(qū)間溶土洞處理技術(shù) 2010.06