淺埋暗挖隧道淺層砂土層塌漏處置措施研究

湯維維

（中鐵二十二局集團軌道工程有限公司，山東 青島 266000）

1 概況

青島地鐵11 號線軌道交通工程01 標苗嶺路站-會展中心站區間隧道全長616m。隧道線路位于嶗山區主干道苗嶺路下方。區間隧道設計為IV、V 級圍巖，隧道埋深為14～22m，其中IV 級圍巖采用CD 法開挖，V 級圍巖采用CRD 法開挖。塌漏點位于大里程方向右洞，里程樁號為YSK12+610，距離橫通道60m。該段拱頂覆蓋層地質狀況由地表往下依次為：第一層為素填土，厚度約3～4m，第二層為粗砂，厚度約3～4m，第三層粉質黏土，厚度約2～4m，第四層為碎石土，覆蓋厚度為2～4m，第五層為基巖，厚度3～6m，以中生代粗粒花崗巖為主，穿插煌斑巖、輝綠巖、花崗斑巖、細粒花崗巖等淺成相巖脈，與花崗巖巖基組成復合巖體，隨地貌稍有起伏。

2 塌漏狀況及原因分析

2.1 塌漏狀況

區間隧道大里程方向右洞YSK12+610 處上臺階在爆破后出現塌漏，塌漏體主要為粗砂、碎石土，夾雜少量粉質黏土，塌漏體以掌子面為垂直截面，以拱中頂點為頂點，呈錐坡形堆積，塌漏體潮濕無明水滲漏，體積約為25m3，經監測，塌漏體自拱頂中線右偏0.6m 處的孔洞處漏出，孔洞呈直徑為0.8m 的不規則圓形。

2.2 塌漏原因分析

經與地質勘察等單位共同研究，結合勘察的地質情況而得出結論，造成此次塌漏的主要原因為拱頂覆蓋巖層厚度在該里程段急劇下伏，覆蓋的巖層厚度較薄，約為0.5～1.0m，且節理裂隙發育，風化程度高，經爆破開挖擾動后，巖體碎裂，孔洞處巖體掉落，導致上層自穩性較差的碎石砂土層塌漏。經塌漏后，上層覆蓋層應力重組后達到新的平衡。

3 處置措施

3.1 洞內初步處置

在拱頂塌漏后，根據上臺階塌漏的實際狀況，為防止塌漏進一步擴大，于洞內第一時間組織于錐坡形塌漏體周圍碼放沙袋進行反壓，并對坡面鋪掛鋼筋網片噴射混凝土加固。

3.2 地表探測

在對地表道路上方設置封閉交通區域、加設臨時警戒護欄，并對洞內錐形坡面進行加固之后，為探明塌漏所造成空腔體在地表下的位置及大小以及正處于施工狀態的隧道掌子面前方一定范圍內的詳細地質情況，杜絕在后續施工中再次發生類似塌漏，決定采用地質雷達對區間隧道右洞YSK12+600～YSK12+650 段隧道上方圍巖地質情況進行探地雷達法物探調查。

3.2.1 探測儀器

探測儀器選用中國電波傳播研究所開發的產品LTD-2100 探地雷達見圖1，相應配套使用100MHz 的天線見圖2。

3.2.2 基本原理

圖1 LTD-2100 探地雷達主機

圖2 配套100MHz 天線

采用探地雷達（Ground Penetrating Radar，簡稱GPR）探測地表下一定深度地層狀況的方法是一種用電磁波來確定地下介質分布的電磁技術。利用一個雷達天線來發射特定頻率和頻寬的電磁波，另一個天線接收由雷達發射出后經地下介質界面反射回的波。在不同介質中傳播的電磁波，其傳播的路徑、波形與強度與其所通過的不同介質在電性質及幾何形態等特性上將表現出不同的變化，因此，根據接收到的電磁波的特性（包括雙程走時、幅度與波形），可推斷介質的結構。探地雷達（Ground Penetrating Radar）工作時發射出的頻率高，在地質介質中傳播以位移電流為主要形式。探地雷達通過向地下介質發射一定強度的高頻電磁脈沖（幾十MHz 至上千MHz），途徑不同電性介質的分界面時產生反射或繞射，由探地雷達接收并記錄反射或繞射回的信號，通過對信號進行處理和解釋即可了解地下介質的情況。

3.2.3 探測方法

（1）野外探測方法。

根據探測設備特點及信號處理分析的數據需求，在本次野外探測時，通過在塌漏點一定范圍內的地表布設縱橫兩個方向均勻分布的測線，采用雷達在布設的測線上勻速移動，移動過程中發射電磁波，通過分析處理主機接受到的反射信號，綜合判斷地表下相應部位的地層介質情況。

本次地質雷達探測地面測線布置見圖3。

3.2.4 數據處理

數據采用IDSP6.0 探地雷達處理解釋軟件進行處理，在使用軟件中，處理步驟依次包括文件管理、參數設置、數據分析與解釋、預處理、處理分析等，在數據分析初步完成后，結合洞內塌漏出的巖土性質，進一步校正分析結果。

圖3 地表測線布置

3.2.5 探測結果

參照國家行業標準《鐵路隧道工程超前地質預報技術指南》（鐵建[2008]105 號），確定本次地質雷達探測的橫向范圍為該里程段內區間隧道外輪廓線，其縱向里程為YSK12+600～YSK12+650。超前預報工作人員在YSK12+600～YSK12+650 地面布置測線探測工作。通過綜合對比分析得出探測里程段結果，地質雷達探測解釋結果見表1。

表1 地質雷達探測解釋結果

3.3 洞內二次處置措施

根據地質雷達對隧道上方覆蓋層進行地表探測的結論，在洞內采用向探明的空腔體和松散部位周邊打入多根φ42（mm）導管進行注漿填充處理。導管自塌漏體后方以較大仰角打入，導管管體鉆設直徑為φ6（mm）小孔，間距20cm，梅花型鉆設（導管制作同超前注漿小導管），導管鉆點及角度均經測量定位控制，保證管體探入部位精確。導管打入后，立即進行注漿。注漿漿液采用1：2 水泥漿，注漿壓力控制范圍為0.5～1MPa，注入漿液量以壓力和注入體積進行雙控。考慮在注漿過程中出現竄漿、跑漿等現象，實際最終注入漿液量大于塌漏體體積，為36m3。

3.4 地表探測復探

注漿完成后，由探測人員采用相同的方法和測線對地表下地質進行復探驗證，雷達波反饋的復探結果表明，經注漿后YSK12+600～YSK12+650段地表下的無明顯空腔體，且松散體范圍縮小，隧道拱部范圍內的松散體經板結較為密實。

4 結語

城市地下軌道交通區間隧道線路一般跟隨城市道路走向，且埋深淺，地表下覆蓋層地質條件復雜，淺埋地層自穩性差，在覆蓋巖層厚度突變薄弱，在爆破擾動下，極易發生穿孔塌漏事故。此次處置結果表明，發生塌漏后，對洞內塌漏體進行初步處置以后，采用探地雷達在地表布置測線，對地表下的拱頂上方覆蓋層地質情況進行詳細探測，并根據探測結果確定后續的處置措施，做到有的放矢，不失為地鐵施工中一種較為可靠的塌漏處置方法。