淺談巖溶地層隧道盾構(gòu)法施工技術(shù)

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1、1引言廣州市軌道交通五號(hào)線其盾構(gòu)隧道起始站點(diǎn)為草暖公園東段,隧道中間區(qū)段分別經(jīng)過(guò)環(huán)市中路、環(huán)市東路、小北站，由于其經(jīng)過(guò)繁華街市，地上交通非常繁忙。沿線多高層建筑物、民房、工廠、辦公用房及交通橋涵等，如陶瓷大廈、秀山大廈、內(nèi)環(huán)線高架橋等，并在越秀山下穿過(guò)，進(jìn)入小北站。隧道右線起訖里程為：YCK7+750.300～YCK9+432.600，長(zhǎng)度1682.300m；隧道左線起訖里程為：ZCK7+748.311～ZCK9+436.800長(zhǎng)度1680.138m。整個(gè)線路區(qū)間共計(jì)包括三部分曲線線路，而且經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，其最小線路半徑為40

2、0米，最大縱向坡度為20.323‰，每條線相互之間的距離則為13.0m～33.8米。地面高程為10.92m～50.50m，線路軌面埋深在20.4m～70m之間。圖-1工程平面位置圖查閱相關(guān)資料，我們了解到，廣州五號(hào)線草暖公園～小北站（草～?。﹨^(qū)間線路全部由中鐵一局中標(biāo)，然后順利完成相關(guān)線路設(shè)計(jì)、改造、施工。查閱勘探技術(shù)文件于技術(shù)資料，發(fā)現(xiàn)F1、F2兩個(gè)斷裂帶之間一直處于灰?guī)r地層149.105m（YCK7+903.505－YCK8+052.610）的范圍內(nèi)，有7個(gè)鉆孔揭示存在溶洞。但是由于前期線路施工過(guò)程中，選擇的隧道鉆孔半徑

3、基本處于20至40米之間，整體過(guò)于偏大；因此不能夠充分對(duì)線路施工過(guò)程中其溶洞大小、分布、物力學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行仔細(xì)甄別與探究。中鐵一局中標(biāo)成功之后，即可展開對(duì)該線路施工地質(zhì)與環(huán)境進(jìn)行整體地、綜合性地分析與研究，進(jìn)而確定科學(xué)、合理、有效的隧道（埋深22.86~24.30m）施工方案，即采用土壓平衡盾構(gòu)對(duì)該區(qū)域及線路進(jìn)行施工。上述施工方案在國(guó)際上并未有過(guò)先例，故而存在一定風(fēng)險(xiǎn)，且施工難度較大；采用上述施工方式容易導(dǎo)致具體施工過(guò)程中出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)栽頭、陷落等異常情況，進(jìn)而導(dǎo)致地層出現(xiàn)塌陷、失水；假設(shè)上述異常情況非常巨大，導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重地、差異

4、較大地沉降，進(jìn)而導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重。草暖公園—小北站區(qū)間隧道成功應(yīng)用盾構(gòu)法施工是我國(guó)地鐵施工領(lǐng)域的一次大膽嘗試，也是地鐵施工技術(shù)的一次全新突破。本篇文章重點(diǎn)針對(duì)巖溶地質(zhì)、溶洞填充等相關(guān)理論概念進(jìn)行深入學(xué)習(xí)與探究，然后結(jié)合實(shí)際案例完成對(duì)隧道盾構(gòu)施工技術(shù)的仔細(xì)理解與認(rèn)知，并進(jìn)行深刻地推算與驗(yàn)證；最后針對(duì)穿越巖溶地質(zhì)時(shí)，上述技術(shù)應(yīng)該注意哪些問(wèn)題，需要采取哪些急救措施予以糾偏；通過(guò)上述論證，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)線路的施工產(chǎn)生一些重要提醒與借鑒。2溶洞探測(cè)勘察該區(qū)間存在斷裂、褶皺燈、地層軟硬變化大等復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，但關(guān)鍵是存在巖溶及溶洞問(wèn)題

5、。詳勘資料MEZ3-GX-05、10揭示有溶蝕空洞，在MEZ3-GX-25、28和MEZ3-0973孔揭示有溶洞；而且研究發(fā)現(xiàn)，溶蝕溶洞基本出現(xiàn)在隧道動(dòng)身的上部或者下部，倘若不能夠有效予以規(guī)避與解決，將會(huì)對(duì)整個(gè)盾構(gòu)施工過(guò)程、施工進(jìn)度、施工質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而導(dǎo)致部分線路施工出現(xiàn)停滯不前等異常現(xiàn)象。但是由于前期線路施工過(guò)程中，選擇的隧道鉆孔半徑基本處于20至40米之間，整體過(guò)于偏大；因此不能夠充分對(duì)線路施工過(guò)程中其溶洞大小、分布、物力學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行仔細(xì)甄別與探究。2.1高密度電阻率法物探目的是根據(jù)本區(qū)各地層的物性特點(diǎn)利用高密度

6、電阻率法對(duì)本區(qū)進(jìn)行勘查，查清區(qū)內(nèi)隱伏構(gòu)造的產(chǎn)狀、不良地質(zhì)體的空間分布形態(tài)。為下一步的回填和注漿工作提供依據(jù)。我們使用三極電測(cè)深排列裝置予以進(jìn)行科學(xué)、有效、合理地勘察，每一個(gè)電極之間的距離控制在3米左右。具體采樣儀器種類比較多，我們此次選擇的則是國(guó)內(nèi)頂級(jí)的、先進(jìn)的、高效的WDJD-2高密度電阻率測(cè)量系統(tǒng)。2.1.1測(cè)區(qū)巖溶形態(tài)本測(cè)區(qū)巖溶發(fā)育可分為兩個(gè)不同階段，一個(gè)是發(fā)生在地質(zhì)歷史上石磴子組與測(cè)水組之間的沉積間斷期的古巖溶；一個(gè)是發(fā)生在晚、近期的現(xiàn)代巖溶，它們的巖溶發(fā)育強(qiáng)度、空間位置和形態(tài)都有明顯的差異。a)古巖溶本測(cè)區(qū)屬于覆蓋

7、型石磴子組巖溶地段，其上部分為測(cè)水組砂頁(yè)巖殘余蓋層的風(fēng)化殘坡積物。在石磴子組灰?guī)r與測(cè)水組砂頁(yè)巖之間的沉積間斷期中，因地塊隆起以致石磴子組灰?guī)r裸露地表，古巖溶強(qiáng)烈發(fā)育。古巖溶的主要發(fā)育在裸露灰?guī)r的表面，在成了以溶溝、溶槽為主要形態(tài)的古巖溶；后因測(cè)水組砂頁(yè)巖的沉積和覆蓋，形成了隱伏于地下古巖溶面。b)現(xiàn)代巖溶圖1鉆孔資料圖研究發(fā)現(xiàn)，本次測(cè)量區(qū)域的巖溶裂隙基本全部由灰?guī)r表面發(fā)育而成，而且具有較高的傾角。在已施工的鉆孔中，有6個(gè)孔見溶洞。洞高0.20～12.30m，溶洞層數(shù)多為2-7層，最多達(dá)12層（MEZ3-GX-25a號(hào)鉆孔），

8、最淺的溶洞頂板標(biāo)高為5.35m，最深的為-28.60m。屬巖溶發(fā)育程度中等?？辈煦@孔過(guò)程中，我們隊(duì)巖溶裂隙進(jìn)行仔細(xì)分析與研究，發(fā)現(xiàn)其主要特點(diǎn)就是：具有極強(qiáng)的風(fēng)化溶蝕性，“頂板”厚度不大，基本以“串珠”形式予以顯現(xiàn)。由于巖溶裂隙的幾何尺寸小，地球物理勘探成果中難于顯示出單一裂隙所反映的異常，