地鐵盾構區間巖溶處理方案研究

陸 躍

（南京地鐵建設有限責任公司， 江蘇 南京 210000）

1 工程概況

該區間出窯上村后沿幕府東路往東，下穿水吉路高架、幕府東路、曉莊廣場隧道等到達曉莊站。區間設置三座聯絡通道，其中一座兼泵房。區下行線總長1817m,上行線總長為1808m，區間線路總長度為3625m。區間平面最小轉彎半徑R=700m，最大轉彎半徑R=1500m，線間距13～16m。區間豎向V 形坡，線路先分別以23.4‰、6.3‰下坡，然后以5‰上坡，隧道埋深9.57～27.5m 之間。

圖1 區間線路平面圖

2 區間巖溶概況

窯上村站～曉莊站區間巖溶主要分布在幕府山段灰巖分布區段中等發育，局部有軟弱土，左線巖溶較右線更發育。縱斷面上26 個孔揭露可溶巖，其中揭露巖溶的孔14 個，鉆孔見洞率53.8%。溶洞規模洞高0.3～3.4m，其中洞高小于1m 的17 個，占51.5%；洞高1～3m 的12 個，占36.4%；洞高大于3m 的4 個，占12.1%。溶洞多以充填為主，暫未遇空洞，充填物多以軟～硬塑狀黏性土夾溶蝕巖塊充填等。勘查施工中，遇巖溶發育帶時，鉆進時一般均有漏水現象，嚴重的不返水。詳勘揭示的巖溶統計見表1。

采用測線雷達、高密度電測、跨孔彈性波CT 三種方法進行探測，巖溶異常點高度小于0.5 倍隧道洞徑（隧道洞徑為6.2m）的有129 個，占總數的90.21%；巖溶異常點高度在0.5 倍洞徑與1 倍洞徑之間的有14 個，占總數的9.79%；表明巖溶異常點高度以小于隧道0.5 倍洞徑為主。

結合鉆孔、物探探測結果分析，場地內溶洞及物探CT 推測巖溶異常點鉛垂高度大部分在0.5 倍隧道洞涇以內，少部分鉛垂高度大于0.5 倍洞涇；工程施工中，應對隧道底板以下6m 的范圍內的溶洞進行處理，對隧道底部6-10m 范圍內的大型溶洞（鉛垂高＞5m）進行注漿處理，對物探異常區域則進行驗證處理。

3 相關措施研究

3.1 巖溶補充勘察

為進一步查明勘探點處是否有巖溶現象、溶洞位置、大小、有無充填物及其性質等巖溶發育情況，因此進行了補充勘察，補充勘察勘探點主要是針對勘察階段揭示巖溶發育部位布設，要求洞徑在1 米以上且在洞底部附近，孔深應滿足進入隧道底板以下不小于5m，遇到溶洞時應鉆穿溶洞至溶洞底下5m（在底板下5米內若遇溶洞時,應鉆至洞底底板下不小于0.5 米）。孔深一般20～30m。

經補勘，本區段巖性以灰巖為主，巖溶較為發育。補勘鉆孔和原有鉆孔相距較近，巖溶分布位置、空間狀態變化大，說明巖溶發育的不規律性和復雜性，但從巖溶充填狀況看，現有發現的溶洞都被可塑粉質黏土、溶蝕巖塊充填。

3.2 巖溶處理方案

3.2.1 原巖溶處理方案

本區間溶洞處理范圍為：隧道輪廓線外側3m、隧道底部6m 范圍內的溶洞和土洞。

圖2 溶洞處理平面示意圖 圖3 溶洞處理刨面示意圖

溶洞采用鉆機對揭示溶洞的區域進行鉆孔探邊，靜壓水泥灌漿工藝進行注漿。

（1）對于鉆孔揭示巖溶洞穴高度不大于1m 的溶洞，一般在已揭露溶洞的勘探鉆孔處布置鉆孔1 處；

（2）對于鉆孔揭示巖溶洞穴高度1m～2m 的溶洞，應圍繞已揭露溶洞的勘探鉆孔呈三角型布置鉆孔3 孔，間距約2.0m×2.0m；

（3）對于鉆孔揭示巖溶洞穴高度大于2m 的溶洞，應圍繞已揭露溶洞的勘探鉆孔呈梅花型布置鉆孔不少于5 孔，間距約2.0m×2.0m；

施工中，一般以揭示到溶洞、異常區的鉆孔為基準點，邊鉆邊灌邊找邊界，以基本找到溶洞洞體邊界為止。每個已發現的溶洞注漿孔數量不宜超過3 個，其余不進行注漿出來的鉆孔應用水泥漿進行及時封閉出來。

圖 4 加密鉆孔平面布置示意圖

3.2.2 現巖溶處理方案

通過對本區間巖溶地質的地質勘察和補勘，本區間巖溶地質的巖性以灰巖為主，巖溶較為發育，巖溶基本以全填充為主，充填物都為可塑粉質黏土、溶蝕巖塊充填。因此本區間巖溶地質處理主要以隧道內注漿為主，在盾構機推進完成后，對巖溶部位進行二次注漿或者多次注漿。必要時可采取深孔注漿進行加固。二次注漿方式注漿主要采用單液漿（水泥漿）和雙液漿（水泥漿+水玻璃）為主，注漿采用注漿量和注漿壓力雙控。在盾構機盾尾脫落巖溶段10環后，使用單液漿和雙液漿進行注漿填充。

對于深孔注漿，在盾構通過巖溶區域后，由于巖溶區域不在隧道范圍之內，且在影響范圍之內，由于地質為全斷面灰巖層，二次注漿漿液可能無法到達巖溶區域，因此需要通過向注漿孔打設注漿管向巖溶區域進行注漿；注漿采用水泥單液漿，水灰比為1：1，注漿壓力不大于0.4MPa-0.6MPa。施工過程中，利用隧道管片的注漿孔進行開孔，安裝單向止水閥（圖7），用堵漏材料對周邊進行封堵，鉆孔施工采用風動鑿巖機（圖8）。注漿管采用Ф42mm、壁厚3.5mm 無縫鋼管，長3.5m，根據現場鉆孔情況適當調整長度，在距離管底不小于3.7m 范圍內設泄漿孔（保證大于3.5m 的有效注漿段），孔間距10-15cm、呈梅花型布置4mm 的溢漿孔，花管在下管之前將溢漿孔用貼片或者膠布粘貼封孔。

4 總結

通過現場的實際掘進、盾構機各項參數、出土量及監測數據來分析，施工過程中盾構機姿態、管片拼裝、地面沉降等數據滿足設計及規范要求，在填充型巖溶中該措施可行。