巖溶地層中盾構(gòu)隧道施工

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1、巖溶地層中的盾構(gòu)隧道施工摘要:研究目的:巖溶地層中采用盾構(gòu)法施工在國內(nèi)尚屬首次。盾構(gòu)掘進中可能發(fā)生盾構(gòu)機栽頭、陷落,地層大量失水、坍塌,嚴重差異沉降而致隧道結(jié)構(gòu)破壞等事故。對溶洞的空間分布、大小及充填情況,溶洞處理,盾構(gòu)掘進技術措施3個方面進行深入研究,并組織精心設計、精心施工,以保證施工及運營安全。研究方法:采用多種勘查手段分析巖溶地層,充分注重盾構(gòu)機及盾構(gòu)施工的特點,比選、優(yōu)化設計施工方案。研究結(jié)果:順利完成巖溶段盾構(gòu)隧道施工,驗證了勘查及加固方案,填補了國內(nèi)的空白。研究結(jié)論:綜合運用多種探測方法對探明溶洞的分布很有成效;根據(jù)盾構(gòu)施工特點制定地層加固方案并有效實施以及對盾構(gòu)機設計進行針對

2、性的改進并采取相應的掘進技術措施都是適宜的。關鍵詞:廣州地鐵;巖溶地層;盾構(gòu)施工17廣州軌道交通5號線草暖公園—小北站區(qū)間,在F1、F2兩斷裂帶間地石炭系灰?guī)r地層149.105m(YCK7+903.505-YCK8+052.610)范圍內(nèi),詳勘階段有7個鉆孔揭示存在溶洞。但由于鉆探孔間距(約20~40m)過大,未能完整揭示溶洞的大小、分布及充填物的物理力學性質(zhì)。經(jīng)對草暖公園—小北站區(qū)間整體地質(zhì)與環(huán)境的綜合分析,確定其區(qū)間隧道(埋深22.86~24.30m)采用土壓平衡盾構(gòu)施工,而在巖溶地層中采用盾構(gòu)法施工在國內(nèi)外尚屬首次。盾構(gòu)掘進中可能發(fā)生盾構(gòu)機栽頭、陷落,地層大量失水、坍塌,嚴重差異沉降而

3、致隧道結(jié)構(gòu)破壞等事故。為確保施工及運營安全,對溶洞的空間分布、大小及充填情況,溶洞處理,盾構(gòu)掘進技術措施3個方面進行深入研究,并組織精心設計、精心施工。1運用多種勘查方法,探明溶洞情況17根據(jù)目前可行的勘測手段,為切實探明溶洞的分布與填充狀況,擬定以鉆探為主、多種方法綜合運用的探測方案。即:高密度電阻率法地面物探(總體探查溶洞分布情況)加密鉆孔(直觀掌握溶洞及充填物狀況)電磁波深孔CT(在鉆孔間加密剖切面勘查,判斷邊界)綜合判斷后結(jié)合注漿孔布置補孔探測。1.1高密度電阻率法物探對YCK7+880~YCK8+035范圍內(nèi)縱向進行探測,共設計物探剖面6條,剖面長均為177m(詳見圖2)。每條剖面

4、均有2個基點控制。勘察的結(jié)果表明,本區(qū)地下有4處巖溶發(fā)育區(qū)(見圖1)。據(jù)其成果將勘察范圍劃分為5個區(qū)域單元進一步深入勘察。1.2補充鉆孔勘探17在勘察區(qū)域內(nèi),分別在距離左右線隧道外側(cè)3m處、區(qū)間隧道中線上和左右兩隧道中間位置布置5列、25排鉆孔。每一排鉆孔的間距約為5m,布孔124個(其中技術孔37個),共計鉆孔長度4109m。(見圖2)。因隧道底板埋深22.86~24.30m,位于左右線區(qū)間隧道中心線位置的2列鉆孔設計深度原則為35m,另外3列鉆孔設計深度原則為30m,有溶洞的鉆孔要鉆至溶洞底下2~3m。1.2.1在鉆探施工過程中[1],準確、詳細記錄異?，F(xiàn)象(如縮孔、坍孔、漏水、冒水、掉

5、鉆及遇到洞穴等)及其發(fā)生的位置和嚴重程度,描述溶洞空間大小、分布等。1.2.2把探到有溶洞的鉆孔作為技術孔,采取土樣37件、巖樣22件、水樣2件、標貫試驗111次、測量地下水位248次,并抽水實驗估算溶洞水流量。1.2.3編制了詳細的勘察報告,作縱剖面圖5個、橫剖面圖24個、投影圖2個(隧道頂3m至隧道頂,隧道底至隧道底5m),并作平切面圖7個(分別為隧道上3m,隧道頂、中、底,隧道下1m、3m、5m)。1.3電磁波深孔CT物探CT相鄰孔對間距5m,共27對,孔深35m,各C鉆孔的終孔高程一般應基本一致,若在預定終孔深度處為溶洞時,鉆孔深入溶洞地板3m,孔徑不小于75mm。17CT剖面與地鐵

6、隧道中心線呈約70°斜交,使隧道的勘察剖面間距加密為2.5m左右。實測工作中在巖溶發(fā)育異常復雜地段另增加了5條CT剖面,故實際共完成CT剖面27條,發(fā)射孔與接收孔的間距26.1m定點發(fā)射點數(shù)5個,各探孔內(nèi)的動點觀測間距為1.0m,出現(xiàn)的異常特征加密定點發(fā)射點距與點數(shù),實測探測點11137個。為盡可能利用鉆探孔,在每個區(qū)域單元內(nèi)應先鉆外側(cè)2列的孔,并進行孔間跨孔CT物探,而后按一般鉆孔的順序進行。采用跨孔電磁波透視對隱伏巖溶進行探測,彌補了勘探鉆孔網(wǎng)點稀少的不足,通過CT資料分析,即自上而下可分為土層軟土CT異常帶、淺部巖溶CT異常帶和較深部巖溶CT異常,巖溶發(fā)育具有豎向分帶差異。較

7、深部巖溶異常帶具有異常強、規(guī)模大、呈“串珠狀”豎向分布等特點。1.4探測成果綜合分析判斷通過對鉆探、高密度電阻率、深孔CT物探勘察成果的綜合研究分析,較深入地掌握了溶洞及充填情況。1.4.1溶洞分布17探明的溶洞分布在左線(ZCK7+928-ZCK8+019)91m、右線(YCK7+920-YCK8+025)105m的區(qū)間內(nèi)。溶洞分布主要特點如下:1.4.1.1溶洞規(guī)模大但分布較集中。124個鉆孔中有70個鉆