地铁盾构区间岩溶处理方案研究

陆 跃

（南京地铁建设有限责任公司， 江苏 南京 210000）

1 工程概况

该区间出窑上村后沿幕府东路往东，下穿水吉路高架、幕府东路、晓庄广场隧道等到达晓庄站。区间设置三座联络通道，其中一座兼泵房。区下行线总长1817m,上行线总长为1808m，区间线路总长度为3625m。区间平面最小转弯半径R=700m，最大转弯半径R=1500m，线间距13～16m。区间竖向V 形坡，线路先分别以23.4‰、6.3‰下坡，然后以5‰上坡，隧道埋深9.57～27.5m 之间。

图1 区间线路平面图

2 区间岩溶概况

窑上村站～晓庄站区间岩溶主要分布在幕府山段灰岩分布区段中等发育，局部有软弱土，左线岩溶较右线更发育。纵断面上26 个孔揭露可溶岩，其中揭露岩溶的孔14 个，钻孔见洞率53.8%。溶洞规模洞高0.3～3.4m，其中洞高小于1m 的17 个，占51.5%；洞高1～3m 的12 个，占36.4%；洞高大于3m 的4 个，占12.1%。溶洞多以充填为主，暂未遇空洞，充填物多以软～硬塑状黏性土夹溶蚀岩块充填等。勘查施工中，遇岩溶发育带时，钻进时一般均有漏水现象，严重的不返水。详勘揭示的岩溶统计见表1。

采用测线雷达、高密度电测、跨孔弹性波CT 三种方法进行探测，岩溶异常点高度小于0.5 倍隧道洞径（隧道洞径为6.2m）的有129 个，占总数的90.21%；岩溶异常点高度在0.5 倍洞径与1 倍洞径之间的有14 个，占总数的9.79%；表明岩溶异常点高度以小于隧道0.5 倍洞径为主。

结合钻孔、物探探测结果分析，场地内溶洞及物探CT 推测岩溶异常点铅垂高度大部分在0.5 倍隧道洞泾以内，少部分铅垂高度大于0.5 倍洞泾；工程施工中，应对隧道底板以下6m 的范围内的溶洞进行处理，对隧道底部6-10m 范围内的大型溶洞（铅垂高＞5m）进行注浆处理，对物探异常区域则进行验证处理。

3 相关措施研究

3.1 岩溶补充勘察

为进一步查明勘探点处是否有岩溶现象、溶洞位置、大小、有无充填物及其性质等岩溶发育情况，因此进行了补充勘察，补充勘察勘探点主要是针对勘察阶段揭示岩溶发育部位布设，要求洞径在1 米以上且在洞底部附近，孔深应满足进入隧道底板以下不小于5m，遇到溶洞时应钻穿溶洞至溶洞底下5m（在底板下5米内若遇溶洞时,应钻至洞底底板下不小于0.5 米）。孔深一般20～30m。

经补勘，本区段岩性以灰岩为主，岩溶较为发育。补勘钻孔和原有钻孔相距较近，岩溶分布位置、空间状态变化大，说明岩溶发育的不规律性和复杂性，但从岩溶充填状况看，现有发现的溶洞都被可塑粉质黏土、溶蚀岩块充填。

3.2 岩溶处理方案

3.2.1 原岩溶处理方案

本区间溶洞处理范围为：隧道轮廓线外侧3m、隧道底部6m 范围内的溶洞和土洞。

图2 溶洞处理平面示意图 图3 溶洞处理刨面示意图

溶洞采用钻机对揭示溶洞的区域进行钻孔探边，静压水泥灌浆工艺进行注浆。

（1）对于钻孔揭示岩溶洞穴高度不大于1m 的溶洞，一般在已揭露溶洞的勘探钻孔处布置钻孔1 处；

（2）对于钻孔揭示岩溶洞穴高度1m～2m 的溶洞，应围绕已揭露溶洞的勘探钻孔呈三角型布置钻孔3 孔，间距约2.0m×2.0m；

（3）对于钻孔揭示岩溶洞穴高度大于2m 的溶洞，应围绕已揭露溶洞的勘探钻孔呈梅花型布置钻孔不少于5 孔，间距约2.0m×2.0m；

施工中，一般以揭示到溶洞、异常区的钻孔为基准点，边钻边灌边找边界，以基本找到溶洞洞体边界为止。每个已发现的溶洞注浆孔数量不宜超过3 个，其余不进行注浆出来的钻孔应用水泥浆进行及时封闭出来。

图 4 加密钻孔平面布置示意图

3.2.2 现岩溶处理方案

通过对本区间岩溶地质的地质勘察和补勘，本区间岩溶地质的岩性以灰岩为主，岩溶较为发育，岩溶基本以全填充为主，充填物都为可塑粉质黏土、溶蚀岩块充填。因此本区间岩溶地质处理主要以隧道内注浆为主，在盾构机推进完成后，对岩溶部位进行二次注浆或者多次注浆。必要时可采取深孔注浆进行加固。二次注浆方式注浆主要采用单液浆（水泥浆）和双液浆（水泥浆+水玻璃）为主，注浆采用注浆量和注浆压力双控。在盾构机盾尾脱落岩溶段10环后，使用单液浆和双液浆进行注浆填充。

对于深孔注浆，在盾构通过岩溶区域后，由于岩溶区域不在隧道范围之内，且在影响范围之内，由于地质为全断面灰岩层，二次注浆浆液可能无法到达岩溶区域，因此需要通过向注浆孔打设注浆管向岩溶区域进行注浆；注浆采用水泥单液浆，水灰比为1：1，注浆压力不大于0.4MPa-0.6MPa。施工过程中，利用隧道管片的注浆孔进行开孔，安装单向止水阀（图7），用堵漏材料对周边进行封堵，钻孔施工采用风动凿岩机（图8）。注浆管采用Ф42mm、壁厚3.5mm 无缝钢管，长3.5m，根据现场钻孔情况适当调整长度，在距离管底不小于3.7m 范围内设泄浆孔（保证大于3.5m 的有效注浆段），孔间距10-15cm、呈梅花型布置4mm 的溢浆孔，花管在下管之前将溢浆孔用贴片或者胶布粘贴封孔。

4 总结

通过现场的实际掘进、盾构机各项参数、出土量及监测数据来分析，施工过程中盾构机姿态、管片拼装、地面沉降等数据满足设计及规范要求，在填充型岩溶中该措施可行。