軌道交通工程中巖溶地段隧道的施工技術

摘要：巖溶隧道由于工程的水文地質情況比較復雜，施工過程中在非可溶巖和可溶巖接觸帶很容易出現突泥、出水的情況，工程安全風險比較大。文章以實際工程為例，對溶洞發育情況進行了分析，并針對工程的具體情況提出了加固措施，經過處理后隧道順利從巖溶地段通過，取得了良好的施工效果。

關鍵詞：軌道交通工程；巖溶地段；隧道施工；灌漿檢測；巖溶處理 文獻標識碼：A

中圖分類號：U239 文章編號：1009-2374（2017）04-0158-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.080

1 工程概況

紅建路站-馬鸚路站區間連接紅建路站與馬鸚路站，區間出紅建路站后沿鸚鵡大道向東北向敷設，在鸚鵡大道與鸚鵡路交叉口轉向北，進入位于鸚鵡大道與馬鸚路交叉路口處的馬鸚路站，區間起止里程為：右K11+657.966（左K11+657.966）～右K12+966.744（左K12+956.363），區間右線總長1309.047m，區間左線總長1301.397m，最小平面曲線半徑R=350m；區間縱向為“V”字坡，右線坡度為2‰～-24‰～

-4.3‰～5‰～22.313‰～-2‰，左線坡度為2‰～

-24‰～-4.297‰～5‰～22.246‰～-2‰，軌面標高0.338～7.939m，地面標高22.5～22.9 m，隧道埋深11.2～17.2m，采用盾構施工；區間沿線兩側建構筑眾多，主要有鸚鵡大道兩側的民房、商業建筑、加油站、鸚鵡洲長江大橋引道及橫跨鸚鵡大道的大橋局鐵路專用線等。

2 巖溶地質區段劃分

（1）Ⅰ類地質-基巖為可溶巖，上部為全新統砂性土或基巖之上黏性土層厚度小于3m、黏性土層之上為砂性土；（2）Ⅱ類地質-基巖為可溶巖，中部為穩定分布厚度小于15m、大于3m的黏性土層，上部為全新統砂層；（3）無危害地質-基巖非可溶巖，中部為穩定分布厚度大于15m的黏性土層，上部為全新統砂層。本區間多為Ⅰ類地質，易發生巖溶塌陷。

3 隧道施工方法

隧道工程設計采用鉆爆法開展施工，并根據圍巖情況分別使用臺階開挖法或全斷面開挖法進行施工。施工過程中按照“弱爆破、強支護、短進尺、勤測量、早封閉”的基本原則，施工排水按照“排堵結合，以排為主”的基本原則，對于溶洞發育的地段，要采取綜合地質預報+超前支護的措施，并根據具體情況對巖溶地區進行處理。在同一斷面布置隧道內測點和地表沉降觀測點，將地表沉降觀測點橫向間隔距離控制在2～5m，并適當加密隧道中線附近的測點，當地表建設有控制性的建筑物時，可以適當加寬測量范圍。

4 巖溶處理原則及方法

4.1 巖溶處理原則

在對巖溶現場檢測勘察后發現，場區中巖溶發育類型主要為溶洞和溶隙，局部灰巖表面溶溝和溶槽較發育，根據埋藏條件，本場地巖溶屬覆蓋型巖溶。根據該區間工程地質情況、水文地質資料，設計按照下述原則對巖溶地段進行處理：（1）Ⅰ類巖溶密集區。在灌注樁的底部布置注漿帷幕，注漿帷幕注漿深度要滲入巖面下部15m，注漿范圍控制在巖面下15m至巖面上1m。注漿管按照梅花形布置，滿鋪注漿間距設計為3m×3m，注漿管單排縱向間隔距離為2m。設計注漿深度為巖面下10m，如果在施工過程中，遇到注漿處溶洞底部邊界比要求的注漿深度大時，要求注漿管進入到溶洞底部的深度大于1m。注漿孔的間隔距離和位置需要根據地下管線情況和地面環境情況給予適當的調整；（2）對于Ⅰ類巖溶非密集區，滿鋪注漿間距按5m×5m梅花形布置。其他處理原則和Ⅰ類巖溶密集區一致；（3）對于Ⅱ類巖溶區域，采用單獨注漿的方法對鉆孔揭示出的溶洞及物探異常區進行處理，注漿深度要深入到溶洞底板下部1m。對于物探異常區域要在采用鉆孔驗證的方法進行驗證后才能進行處理。在處理溶洞之前要先將溶洞的發育規模探查清楚，然后根據不同的溶洞規模合理選擇處理措施。

4.2 巖溶地段處理方案

本工程設計使用鋼套管+鉆桿鉆基巖、拔出+孔內注漿封閉器+灌漿流量儀施工工藝對巖溶段進行處理，首先利用鉆機將Φ146mm鉆頭攜Φ140mm鋼套管（壁厚8mm）打至基巖面以下不小于0.5m，然后將鋼套管留在孔內，并將Φ90×8.2mmPP-R管下入到鋼套管中，再使用鉆機在PP-R管內繼續用鉆機鉆至基巖面以下10m或15m（或底部溶洞下1m），然后拔除鉆桿和Φ140mm鋼套管，并將止漿塞下入，將注漿管連通注漿，完成底部溶洞注漿后加固注漿塞提升到上部溶洞后繼續進行注漿，完成注漿后將止漿塞拔出，采用這種方法進行施工跟管至巖層后，可以有效避免砂石出現漏失，保證了隧道施工

安全。

5 巖溶地段隧道的施工技術

5.1 鉆孔施工

使用工程地質跟管鉆機在布置好的點位進行鉆孔，使用Φ140mm金屬套管作為注漿鉆孔的跟管材料，跟管深度為地面至基巖內0.5m。在施工過程中遇到無法鉆進的障礙物時，要根據設計要求對孔位做出相應的調整。鉆孔時使用設備自檢儀進行檢測，將鉆孔的孔位誤差值控制在孔深1%以內。

5.2 埋設PP-R管

當鋼套管鉆入到基巖0.5m后，下入鋼套管。為了避免鋼套管注漿作業時出現抱死的情況，要在PP-R管下入到位后將鋼套管拔出，由于Φ73mm鉆桿在PP-R管內進行基巖內鉆孔，為了避免對基巖進行鉆進時甩動鉆頭打破PP-R管，設計鋼套管內PP-R管規格采用Φ90×8.2mm、SDR11、PN1.6MPa、4m/節，使用車絲接頭連接。

5.3 基巖內鉆孔施工

將PP-R管下好后即可進行基巖內鉆孔施工，施工設計使用Φ73mm鉆頭鉆入到設計深度，進行鉆孔施工時，遇到裂隙密集發育或規模比較大的巖溶區時要加大鉆孔的深度，并保證可以鉆入到下部完整巖體中1m以上。鉆孔作業時要對施工過程中遇到的失水、涌水、塌孔、斷裂構造、卡鉆、巖性變化等情況進行記錄，并在鉆孔綜合成果中反映出來。根據鉆孔情況分析溶洞鉛錘的高度、溶洞鉆進深度是否達到了設計值以及溶洞中是否存在填充物，為注漿作業提供參考數據。對于鉆孔過程中碰到的大型溶洞，需要對溶洞的相關資料進行整理，然后報送給監理工程師、業主以及設計單位，制定具體的處理方案。

5.4 埋設止漿塞

完成基巖中的鉆孔作業后將鉆桿拔出然后即可埋設止漿塞，埋設止漿塞時要將配套設施和止漿塞都下入到基巖石中，然后進一步對止漿塞施加壓力，并進行注漿施工。在埋設止漿塞時要順著孔位位置下入到最底部溶洞上方2m后即可開展溶洞灌漿作業，鉆探出的溶洞間巖層要小于2m，則直接將止漿塞下入到巖層厚度大于2m的位置后進行灌漿作業。注漿施工過程中，將灌漿壓力保持在0.5MPa。

5.5 灌漿檢測

在施工時本工程主要采用止漿塞+灌漿記錄儀的方法對施工過程中的灌漿壓力、反漿量、進漿量進行監控，并分析注漿是否滿足了標準要求。通過采用這一方法可以有效解決注漿量過多、注漿量不足、無法持壓等問題，保證灌漿漿質量。灌漿施工過程中使用循環灌漿系統進行灌漿作業，如圖1所示。灌漿水泥使用強度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥，要求水泥質量可以達到GB 175-2007規范的有關標準。細骨料使用細度模數為2.4～2.8的砂子，使用的砂子要求干燥、清潔、無雜質、無風化、級配良好，粗骨料使用結凈、堅硬、級配良好的碎石。碎石中的含泥量（按質量計）要求控制在0.5%以內，片狀和針狀顆粒總含量（按質量計）控制在5%以內，壓碎指標控制在10%以內，質量損失控制在5%以內。

根據紅建路車站巖溶注漿總結的經驗，在施工現場有條件的地方設置集中拌漿系統，高速攪拌機每次拌漿量為0.4方，攪拌時間大于30s，拌漿采用1∶1、0.8∶1、0.6∶1三種漿液，其中1∶1的漿液拌制1.2方；0.8∶1的漿液配置1.2方后所有的漿液都采用0.6∶1。根據紅建路站施工經驗，確定灌漿終漿標準如下：（1）在最大設計壓力（0.5MPa）下，灌漿孔段注入率不大于1.0L/min時，繼續灌注30min后可結束灌漿作業；（2）當鄰近孔反出濃漿時即可終止灌漿；（3）在施工過程中當止漿塞壓力超過10MPa時，在注漿孔套管中依然會返出濃漿時，即可終止灌漿施工。

在溶洞中灌漿達到終漿標準后即可提升止漿塞距離地面1m內的位置重新將止漿塞安裝好，并進行加壓后重新對管內孔隙和溶洞進行補漿液，達到終漿要求后即可進行下一孔的施工。

6 結語

綜上所述，在進行巖溶段隧道施工時需要結合施工現場的具體情況合理地選擇施工方法，只有這樣才可以保證巖溶地段隧道施工的順利開展，保證工程質量。本工程在對巖溶地段隧道進行施工時，采用鉆孔灌漿液的方法對巖溶地段進行了處理，取得了良好的施工效果，具有一定的借鑒參考價值。

參考文獻

[1] 張民慶，黃鴻健，殷懷連，等.齊岳山隧道富水溶槽注漿堵水技術[J].現代隧道技術，2006，43（3）.

[2] 李鳴沖，張民慶，黎代仁.宜萬鐵路高坪1#隧道巖溶發育特征分析與治理[J].隧道建設，2006，（3）.

[3] 張民慶.圓梁山隧道深埋充填粉質粘性土溶洞注漿加固技術[J].鐵道工程學報，2004，（1）.

作者簡介：張忠敏（1977-），男，上海人，上海地鐵咨詢監理科技有限公司工程師，研究方向：地鐵施工技術。

（責任編輯：秦遜玉）