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

　　關鍵詞：溶土洞,處理措施,盾構,施工控制

　　1 工程概況

　　某盾構工程沿線大部分地段分布的下伏基巖是石灰巖，灰巖巖溶發育強烈，水文地質、工程地質條件非常復雜。盾構區間左、右線全隧道均需通過溶土洞區，巖溶主要發育在石炭系灰巖層中。巖石局部裂隙較發育、巖芯局部較破碎，地下水連通性較好。大部分溶洞發育于巖面附近，灰巖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。盾構掘進影響下，有可能造成溶洞頂板塌落及土洞坍塌，發生坍塌事故。為確保盾構機的安全，必須對其進行預處理，待處理效果滿足設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生。

　　2 溶土洞處理

　　2.1溶土洞施工風險

　　在巖溶發育強烈地區，結構工程實施的安全風險和運營期結構安全風險相當高。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、土流失發生沉降以至于坍塌;如果坍塌發生在城市建成區，其后果極可能是災難性的;

　　(3)運營期由于行車震動誘發溶洞、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構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構破壞。

　　2.2處理原則

　　盾構工程主要是預防盾構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。針對盾構工法，所有灰巖地區，盾構隧道設計時預留注漿管。溶土洞的處理范圍應根據巖面以上土層性質、巖體的特性、溶洞的填充情況等綜合判斷。溶土洞處理的設計原則為：

　　(1)所有勘察資料揭露的土洞必須處理。

　　(2)結構輪廓平面投影外放3m、隧道底板以下5m以內溶洞必須處理。在一般的砂質粘土，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構進行設計。也就是說，只要洞室上覆土大于開挖跨度的2.5倍，地面普通應力的作用對洞室結構無影響。根據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構的安全影響不大。

　　(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，注漿管每節場4m，直徑48mm的硬質塑料管，管內壁光滑，接頭有螺扣，端頭有斜口。花管上開有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，并可根據具體地層與前后孔等綜合情況加大壓力，以達到注滿的設計要求。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，無側限抗壓強度≥0.2MPa;

　　② 對加固地層進行標貫試驗，標貫擊數不小于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。

　　④ 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 檢驗孔數量不少于注漿孔的1%，每個溶洞至少3處。

　　3 盾構過溶土洞地段措施

　　根據地質斷面圖，大部分溶洞位于隧道結構底板以下。在外部條件和人為活動作用下能加劇地面塌陷發生，具長期性、不可預見性、隨機性和突發性等特點，其危害性大。另一方面，區間地巖溶發育，在線路埋深范圍內砂層與基巖面直接接觸，盾構法施工時，由于盾構機掘進過程中對砂層的擾動，以至產生流沙現象，從而導致地面塌陷、掌子面突涌。工程雖安排盾構機通過前，對區間沿線地質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，突泥及盾構陷落，仍需采取相應施工措施，確保盾構機在“安全、快速”通過溶土洞段。

　　(1)盾構機通過前，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/微風化石灰巖層，強度較高，盾構掘進過程中對刀具的磨損較大。盾構進入溶洞段掘進前，在相應聯絡通道加固區開倉檢查刀具，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)利用盾構機上的超前鉆探孔，進行超前鉆探

　　盾構機進入溶洞段施工時，利用盾構機的6個超前鉆探孔，對盾構機前方的溶洞處理情況進行探測。每次鉆設20m長，兩次組按鍵搭結2m。探測到溶洞時，利用探測空或地面向溶洞內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，刀盤轉速1.7~1.9r/min，刀盤扭矩≤200bar，方向偏移平均控制在±30mm以內。土倉壓力擬定為1.0~1.5bar。

　　(4)盾構姿態控制

　　由于不同部位掘進千斤頂參數設定的偏差引起的方向偏差，以及盾構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。通過減緩盾構機掘進速度，使盾構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機下俯現象。

　　(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，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

　　溶洞段水發育，有發生突水突泥的微笑，因此盾構進行溶洞段掘進前，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，調節密封螺栓，加強對鉸接密封的潤滑;② 嚴格控制盾構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。每環同步注漿量不得6m3，二次補漿壓力≥1.5bar，時間穩定在10min。盾構管片安裝時，隧道底部要預留好隧道底加固注漿管，以便在盾構施工完后處理新發現的溶(土)洞。

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

　　4 小結

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

　　(2)盾構過溶巖發育地區應嚴格控制掘進的泥水壓力、注漿壓力、掘進速度等參數。充分發揮泥水盾構的優勢，才能保證安全、快速掘進。

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

　　參考文獻：

　　[1]山西建筑. 盾構隧道區間溶土洞處理技術 2010.06