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        城市軌道交通暗挖巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)研究

        2021-11-24 10:08:15
        商品與質(zhì)量 2021年11期
        關(guān)鍵詞:溶洞巖溶軌道交通

        北京住總第一開發(fā)建設(shè)有限公司 北京 100029

        在軌道交通項(xiàng)目建設(shè)過程,暗挖隧道過程面臨的巖溶屬于特殊地質(zhì),常發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害,對于軌道交通建設(shè)產(chǎn)生影響。比如,隧道施工到巖溶區(qū),可能受到溶洞、涌泥、涌水等災(zāi)害,造成地表沉降量過大,甚至發(fā)生坍塌,導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失以及安全風(fēng)險(xiǎn)。所以,為保證暗挖隧道施工順利,需要對巖溶進(jìn)行有效處理,通過技術(shù)運(yùn)用,預(yù)防發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害,保證軌道交通建設(shè)順利進(jìn)行。

        1 項(xiàng)目概況

        本項(xiàng)目為某城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目,地處典型的喀斯特地貌區(qū)域,暗挖隧道工程中遇到巖溶等不良地質(zhì),暗挖隧道為雙洞單線結(jié)構(gòu),隧道全長952.35 米,線間距13.5-17m。本隧道最小埋深約為10m,最大埋深約為41m。

        本隧道采用礦山法施工,復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu),以錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土為初期支護(hù),并輔以注漿小導(dǎo)管作為超前支護(hù)和型鋼鋼架加強(qiáng)支護(hù);以模筑鋼筋混凝土為二次襯砌。

        通過對地質(zhì)勘查報(bào)告的深入研究,本隧道分布地層為人工填土、殘積紅黏土;基巖為灰?guī)r。地下水類型主要有孔隙水及巖溶裂隙水兩種類型,富水性較高。孔隙水主要賦存于松散覆蓋層內(nèi),主要接受大氣降雨補(bǔ)給,局部為上層滯水。巖溶裂隙水含量較豐富,主要賦存于碳酸鹽巖的風(fēng)化裂隙內(nèi),主要接受大氣降雨及上游地表及地下水補(bǔ)給。滲透系數(shù)K=1.47-3.38m/d,屬于中等透水層。單位區(qū)域涌水量處于0.154-0.168L/s·m 之間。

        由于此區(qū)段巖溶形態(tài)多樣化,具體如下:一是溶洞,二是溶槽,三是溶蝕裂隙。以溶洞巖溶形態(tài)為例,共有兩處典型巖溶地質(zhì):第一處,溶洞發(fā)育長33m,寬5.5m,溶洞位于仰拱底板2.5-8.0m,充填軟塑黏土。第二處溶洞長度4m,寬度4m,高度4.0-5.0,溶洞位于拱頂上方,通過鉆孔法可知溶洞無填充。區(qū)間隧道為“馬蹄”形狀,使用復(fù)合式襯砌式結(jié)構(gòu)[1]。

        2 確定巖溶地質(zhì)災(zāi)害處理范圍

        經(jīng)過分析,該隧道巖溶地質(zhì)災(zāi)害處理主要包括溶洞、洞內(nèi)斷面,使用注漿加固這一技術(shù)進(jìn)行處理。在溶洞注漿施工方面,由于巖溶地質(zhì)相對復(fù)雜,因此暗挖隧道的拱腰上方以及外擴(kuò)洞徑都要使用預(yù)加固處理技術(shù)。針對非填充以及半填充的溶洞,應(yīng)該利用C15 或C20 素混凝進(jìn)行填充,剩余部位以水泥砂漿進(jìn)行填充,若不密實(shí)則采用注漿填充。針對全填充類型溶洞,應(yīng)該按照填充物具體性質(zhì)確認(rèn)是否需要注漿。在洞內(nèi)斷面的處理方面,由于隧道穿過粘土、礫巖、溶溝、裂縫發(fā)育等區(qū)域,應(yīng)先將隧道拱頂環(huán)向5m 范圍進(jìn)行注漿加固,待土體固結(jié)后再開挖斷面,已經(jīng)探查到具體位置的溶洞,利用注漿填充工藝進(jìn)行處理,之后在溶洞之內(nèi)對于所有斷面的地層進(jìn)行水平注漿,完成加固。

        3 軌道交通暗挖巖溶地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)

        3.1 溶洞處理技術(shù)

        溶洞注漿加固以前,先使用鉆孔施工方法,對于溶洞的邊界展開探測。當(dāng)鉆孔發(fā)現(xiàn)溶洞時(shí),需向周圍布置加密孔,控制鉆孔間距小于等于2.0m。在加密鉆孔過程,應(yīng)該預(yù)留注漿孔。利用洞頂位置鉆孔當(dāng)作排氣孔,確保一個(gè)溶洞內(nèi)部至少有1 個(gè)排氣孔。待驗(yàn)證出具體的范圍后采用C15 或者C20 混凝土回填密實(shí),若不密實(shí)則采用預(yù)留的注漿管進(jìn)行注漿。

        3.2 斷面加固技術(shù)

        針對暗挖全段線路,采用洞內(nèi)水平注漿或者地表深層注漿工藝,加固區(qū)為整個(gè)開挖斷面以及斷面兩側(cè)5m 范圍之內(nèi)。在對全斷面展開加固處理以后,應(yīng)保證加固效果能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。具體處理方案的制定,應(yīng)該以隧道施工的安全為前提,達(dá)到止水、固土等施工效果。所以,暗挖隧道斷面可利用注漿管進(jìn)行施工,針對地下巖溶以及周邊土層進(jìn)行注漿與加固。

        在注漿口的布置方面,應(yīng)該利用三步注漿方法,在三組鉆孔漿液壓力之下,對于溶洞地基進(jìn)行分析處理,嚴(yán)格按照注漿順序,對各注漿孔進(jìn)行注漿。針對同一序注漿孔,應(yīng)該按照如下原則進(jìn)行注漿:第一,按照從下到上的注漿順序,從外到內(nèi)的注漿順序進(jìn)行;第二,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì),確認(rèn)注漿量以及注漿壓力,同樣應(yīng)根據(jù)第二序以及第三序注漿孔設(shè)計(jì)注漿終壓,完成定壓注漿;第三,秉承“多孔少注”這一原則,使各注漿孔能夠均勻注漿,防止單孔注漿壓力過大,致使其他注漿孔內(nèi)無漿液流入。第四,對于同一圈的注漿孔,應(yīng)該采取間隔施工方式。

        在布孔方面需要注意掌子面孔以及盲區(qū)布孔等布設(shè)上,針對暗挖段的開挖斷面,需要使所有斷面注漿孔的相對坐標(biāo)相同。所謂注漿盲區(qū)主要原因是注漿孔搭接不緊密,導(dǎo)致掌子面的前方位置注漿量相對較少,如開挖斷面,此時(shí)仍然可采取盲區(qū)補(bǔ)孔的方式進(jìn)行孔位布置。

        3.3 處理結(jié)果分析

        上述技術(shù)運(yùn)用之后,可利用單孔抽水、標(biāo)準(zhǔn)貫入以及鉆孔取芯等多項(xiàng)試驗(yàn),對于注漿效果展開分析,主要檢測巖洞注漿、掌子面注漿、土層滲透性、地基承載力等方面進(jìn)行分析,結(jié)果如下:第一,取芯試驗(yàn)表明,注漿位置較為連續(xù),并且已經(jīng)形成固化體;第二,所取芯樣的抗壓強(qiáng)度高于0.2MPa,和設(shè)計(jì)要求相符;第三,注漿段的貫擊數(shù)均值13.28,符合設(shè)計(jì)要求;第四,注漿段的加固地層具有良好的均勻性,而且土層的滲透系數(shù)和實(shí)際要求相符。除此之外,對于暗挖段隧道巖溶地質(zhì)進(jìn)行處理,隧道施工過程較為順利,結(jié)合長期監(jiān)測,結(jié)果顯示為圍巖區(qū)域穩(wěn)定性較高,暗挖隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)滲水情況不明顯,所有指標(biāo)和規(guī)范要求相符[2-3]。

        4 結(jié)語

        總之,城市軌道交通建設(shè)暗挖隧道常面臨巖溶地質(zhì),此類地質(zhì)為施工期間面臨的難點(diǎn),為確保地鐵隧道能夠順利經(jīng)過巖溶地段,應(yīng)該采取處理技術(shù),按照隧道結(jié)構(gòu)特點(diǎn),完成加固、支護(hù)等施工內(nèi)容,預(yù)防隧道出現(xiàn)滲水問題,發(fā)揮技術(shù)應(yīng)用效益,有效預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害,促使隧道施工順利完成。

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