巖溶地層中的盾構(gòu)隧道施工技術(shù)

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1、巖溶地層中的盾構(gòu)隧道施工技術(shù)廣州軌道交通5號(hào)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(gè)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(xué)性質(zhì)。?????經(jīng)對(duì)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(guó)內(nèi)外尚屬首次。盾構(gòu)掘進(jìn)中可能發(fā)生盾構(gòu)機(jī)栽

2、頭、陷落，地層大量失水、坍塌，嚴(yán)重差異沉降而致隧道結(jié)構(gòu)破壞等事故。?????為確保施工及運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)溶洞的空間分布、大小及充填情況，溶洞處理，盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)措施3個(gè)方面進(jìn)行深入研究，并組織精心設(shè)計(jì)、精心施工。1運(yùn)用多種勘查方法，探明溶洞情況?????根據(jù)目前可行的勘測(cè)手段，為切實(shí)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(yùn)用的探測(cè)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(bǔ)孔探測(cè)。

3、1.1高密度電阻率法物探?????對(duì)YCK7+880~YCK8+035范圍內(nèi)縱向進(jìn)行探測(cè)，共設(shè)計(jì)物探剖面6條，剖面長(zhǎng)均為177m(詳見圖2)。每條剖面均有2個(gè)基點(diǎn)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(gè)區(qū)域單元進(jìn)一步深入勘察。1.2補(bǔ)充鉆孔勘探?????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(gè)(其中技術(shù)孔37個(gè))，共計(jì)鉆孔長(zhǎng)度4109m。(見圖2)。因隧道底板

4、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(shè)計(jì)深度原則為35m，另外3列鉆孔設(shè)計(jì)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(zhǔn)確、詳細(xì)記錄異?，F(xiàn)象(如縮孔、坍孔、漏水、冒水、掉鉆及遇到洞穴等)及其發(fā)生的位置和嚴(yán)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(shù)孔，采取土樣37件、巖樣22件、水樣2件、標(biāo)貫試驗(yàn)111次、測(cè)量地下水位248次，并抽水實(shí)驗(yàn)估算溶洞水流量。?????1.2.3編制了詳細(xì)的勘察報(bào)告

5、，作縱剖面圖5個(gè)、橫剖面圖24個(gè)、投影圖2個(gè)(隧道頂3m至隧道頂，隧道底至隧道底5m)，并作平切面圖7個(gè)(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(duì)間距5m，共27對(duì)，孔深35m，各C鉆孔的終孔高程一般應(yīng)基本一致，若在預(yù)定終孔深度處為溶洞時(shí)，鉆孔深入溶洞地板3m，孔徑不小于75mm。?????CT剖面與地鐵隧道中心線呈約70°斜交，使隧道的勘察剖面間距加密為2.5m左右。實(shí)測(cè)工作中在巖溶發(fā)育異常復(fù)雜地段另增加了5條CT剖面，故實(shí)際共完成CT剖面27條

6、，發(fā)射孔與接收孔的間距26.1m定點(diǎn)發(fā)射點(diǎn)數(shù)5個(gè)，各探孔內(nèi)的動(dòng)點(diǎn)觀測(cè)間距為1.0m，出現(xiàn)的異常特征加密定點(diǎn)發(fā)射點(diǎn)距與點(diǎn)數(shù)，實(shí)測(cè)探測(cè)點(diǎn)11137個(gè)。　　為盡可能利用鉆探孔，在每個(gè)區(qū)域單元內(nèi)應(yīng)先鉆外側(cè)2列的孔，并進(jìn)行孔間跨孔CT物探，而后按一般鉆孔的順序進(jìn)行。?????采用跨孔電磁波透視對(duì)隱伏巖溶進(jìn)行探測(cè)，彌補(bǔ)了勘探鉆孔網(wǎng)點(diǎn)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。較深部巖溶異常帶具有異常強(qiáng)、規(guī)模大、呈“串珠狀”豎向分布等特點(diǎn)。

7、1.4探測(cè)成果綜合分析判斷?????通過對(duì)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?????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(diǎn)如下:?1.4.1.1溶洞規(guī)模大但分布較集中。124個(gè)鉆孔中有70個(gè)鉆孔揭示有溶洞，大小總計(jì)167個(gè)，其中大于3.50m的27個(gè)，占總數(shù)量的16%;探到溶洞最大高度18.30m(D02)，最深溶洞底標(biāo)高為-31

8、.44m;溶洞多呈串珠狀，層數(shù)為1~12層，以2~4層為最多。平面上主要分布于二、三、四區(qū)，占揭露到溶洞鉆孔的95.7%;在剖面上溶洞分布在標(biāo)高為5.35~-31.44m范圍內(nèi)，位于隧道結(jié)構(gòu)頂板以上3m及隧道結(jié)構(gòu)底板以下3m范圍內(nèi)揭露到有溶洞的鉆孔有56個(gè)，占80%。中國(guó)論文聯(lián)盟www.LWLM.com編輯。?????1.4.1.2　溶洞層間巖板厚小于3.00m為主，約占