地铁隧道盾构穿越岩溶施工技术研究

周保江

【摘要】本文以岩溶地区施工中的工作重点为出发点，分析了溶洞处理的施工方法、施工工艺和施工顺序，阐述了地铁隧道盾构穿越岩溶时的施工原则和处理措施，以及施工过程中的相关注意事项，以期为保障地铁隧道盾构穿越岩溶施工技术的合理运用提供参考价值。

【关键词】地铁隧道；盾构穿越岩溶；施工技术

在地铁隧道盾构穿越的施工中，岩溶地区施工在保障地铁隧道施工质量中起着关键的作用。施工单位需要依据溶洞类型、岩层稳定性、溶洞分布特点和地下水文条件等各种因素，在施工中采取有效的处理措施，以确保地铁隧道施工的安全性和施工质量。

1 岩溶地区施工中的工作重点

1.1 在溶洞处理的过程中，施工单位不但需要考虑地铁隧道的主体结构的承载力与变形要求，而且需要考虑溶洞周围环境对地铁隧道施工的不利影响，如因地质问题造成的塌陷与突涌，以及盾构机的突陷和地铁隧道结构的沉降过大等情况。施工单位可以在地铁隧道的中线底部进行注浆加固，并且以补充钻进行探孔处理，注浆孔之间的间距保持在2.5m左右，有效解决因溶洞地质出现的塌陷问题。

1.2 在岩溶地区施工过程中，施工单位需要对地铁隧道3m内的溶洞进行密实填充，然后采取注浆固结处理，以保持隧道洞身的土压平衡，防止出现地表塌陷情况。同时，对于施工区域和外界之间连通地下水出现的裂隙通道，施工单位需要对其采取封闭措施，以避免因地下水的大量流失而造成地表沉降，影响地铁隧道施工安全。

1.3 由于溶洞填充物与不同岩层的承载力差别较大，为了保证地铁隧道结构在变形和防水等方面的要求，施工单位需要对隧道地层进行处理，加大溶洞填充物强度，以提高其承载力，避免不同地层出现的差异沉降，做好管片渗漏的处理工作，以确保地铁可以安全平稳运行。

2 溶洞处理的施工方法、施工工艺和施工顺序

2.1 溶洞处理的施工方法和施工工艺。对无填充或者半填充的溶洞，施工单位需要在钻孔0.6m左右的位置钻投砂孔，对其采取填砂处理措施，然后进行注浆加固；如果无填充或者半填充的溶洞<2m，施工单位可以采取直接注浆加固的措施；对全填充的溶洞，施工单位需要以压力注浆方式进行加固处理，注浆压力需要由高到低，通过反复和间歇的形式进行压浆。溶洞处理的施工工艺主要是借助袖阀管进行注浆，按照设计的标准和要求，在注浆终压满足设计终压，并且注浆量为设计值的80%，或者未达到设计终压，但是注浆量为设计值时，可以停止注浆施工。在注浆加固结束后，施工单位需要以钻孔取芯方式，进行抽水、抗压和渗透系数等各项试验，以保证溶洞注浆加固的效果。

2.2 溶洞处理的施工顺序。施工单位需要先在地铁隧道洞身的裂隙通道采取封闭注浆处理，并加入速凝剂，以减少注浆的损失，保证注浆加固的效果，紧接着施工单位在中间施工区域需要以跳跃方式进行补充孔的施工，避免注浆加固后出现窜浆与跑浆的情况。最后，施工单位需要对无填充或者半填充的溶洞采取填砂处理，并对其它的溶洞采取注浆填充措施，保证溶洞整体结构的强度、稳定性和安全性。

3 地铁隧道盾构穿越岩溶时的施工原则和处理措施

3.1 地铁隧道盾构穿越岩溶时的施工原则

在地铁隧道盾构穿越岩溶施工过程中，施工单位需要依据施工区域的地质状况，将其划分为高风险区和低风险区，并采取不同的处理措施。例如对高风险区的溶洞和土洞，在隧道底板深度<5m且在其垂直投影下的溶洞，施工单位必须进行填充施工，而在隧道底板深度>5m的溶洞，施工单位可以依据洞体厚的跨比决定是否进行填充处理，只有在跨比≥0.5时，才需要进行填充处理。

3.2 地铁隧道盾构穿越岩溶时的处理措施

如果溶洞>3m，施工单位需要先利用投砂方式填充洞体，然后进行注浆加固。在进行投砂施工的过程中，施工单位可以将地质勘查所用的钻孔作为投砂填充的出气孔，在投砂作业结束后再对其进行注浆加固。在投砂施工的过程中，施工单位需要在距地质勘查钻孔0.5m左右位置补钻投砂孔，其直径为20cm左右，数量以2个为宜，并保持二者中心在同一水平位置。施工单位可以将PVC套管作为施工所用的投砂管，在施工结束后对其采取注浆加固措施。

如果溶洞<3m，施工单位可以直接利用PVC袖阀管对其采取注浆加固措施，注浆过程中袖阀管的管端需要深入溶洞底部0.5m以上，注浆的压力从低到高，以间歇方式进行反复压浆，保证注浆加固的施工质量。

在对地铁隧道周边孔进行注浆时，施工单位需要适当减轻注浆压力，保持其在0.6MPa，并反复注浆5次左右。注浆浆液可以选取双液的浆体材料，32.5级的硅酸盐水泥和模数为2.5～3.2的水玻璃，并保证水泥、水和水玻璃三者之间比例为1：1.36：0.31。在对地铁隧道的中央孔注浆时，施工单位需要进行3次左右的加压注浆，压力为0.9MPa左右。在注浆压力满足注浆终压时，施工单位仍然需要再进行10min左右的注浆作业，注浆速度为60L/min，注浆材料为32.5级的硅酸盐水泥，水灰比以1.2～1.5为宜，以保证注浆加固的效果。

地铁隧道注浆加固的扩散半径为1.5m左右，在施工的过程中，施工单位需要按照施工条件和实际施工情况，合理调整注浆压力与注浆速度，防止出现跑浆或者冒浆的情况，以免因浆体材料流失过多而影响加固的效果。

4 地铁隧道盾构穿越岩溶施工过程中的注意事项

4.1 在开始地铁隧道施工前，施工单位需要对施工区域的地质状况进行认真勘查，以便对其中的岩溶区域和高风险溶洞进行注浆加固。但是在开始注浆加固前，施工单位需要明确施工区域市政管线的分布情况，并对其采取迁改或者拆除的处理措施，以免其对岩溶地区施工造成影响。

4.2 在开始地铁隧道的施工前，施工单位需要对施工过程中可能出现的施工状况进行预测及评估，并做好相应的应急预案，以便在出现问题时有序开展各项抢险与加固处理措施，将其对隧道施工造成的不利影响降至最低。同时，施工单位需做好施工前的材料准备工作，如回填材料和封堵材料的储备，在出现钻孔塌陷或者突水事故时，可以及时进行处理，不会因为施工材料的储备不足而影响抢险与加固。

4.3 在地铁隧道盾构穿越岩溶施工的过程中，施工单位需要保证注浆加固的施工质量，采用先进的施工设备和施工技术對钻孔和投砂孔采取密闭措施，避免钻孔和投砂孔的注浆浆液溢出。在注浆作业完成后，施工单位需要对注浆孔进行封填与密实处理，保障地铁隧道后续施工作业的安全。

5 结束语

总之，在地铁隧道盾构穿越岩溶施工中，由于其受到地质条件、施工设备、施工工艺和施工技术等诸多因素的影响，施工难度较大，所以施工单位需要充分考虑施工区域的溶洞类型、岩层稳定性和溶洞分布特点等，采取有效的处理措施，确保地铁隧道整体结构的稳定性和施工过程中的安全。

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