轨道交通工程中岩溶地段隧道的施工技术

摘要：岩溶隧道由于工程的水文地质情况比较复杂，施工过程中在非可溶岩和可溶岩接触带很容易出现突泥、出水的情况，工程安全风险比较大。文章以实际工程为例，对溶洞发育情况进行了分析，并针对工程的具体情况提出了加固措施，经过处理后隧道順利从岩溶地段通过，取得了良好的施工效果。

关键词：轨道交通工程；岩溶地段；隧道施工；灌浆检测；岩溶处理 文献标识码：A

中图分类号：U239 文章编号：1009-2374（2017）04-0158-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.080

1 工程概况

红建路站-马鹦路站区间连接红建路站与马鹦路站，区间出红建路站后沿鹦鹉大道向东北向敷设，在鹦鹉大道与鹦鹉路交叉口转向北，进入位于鹦鹉大道与马鹦路交叉路口处的马鹦路站，区间起止里程为：右K11+657.966（左K11+657.966）～右K12+966.744（左K12+956.363），区间右线总长1309.047m，区间左线总长1301.397m，最小平面曲线半径R=350m；区间纵向为“V”字坡，右线坡度为2‰～-24‰～

-4.3‰～5‰～22.313‰～-2‰，左线坡度为2‰～

-24‰～-4.297‰～5‰～22.246‰～-2‰，轨面标高0.338～7.939m，地面标高22.5～22.9 m，隧道埋深11.2～17.2m，采用盾构施工；区间沿线两侧建构筑众多，主要有鹦鹉大道两侧的民房、商业建筑、加油站、鹦鹉洲长江大桥引道及横跨鹦鹉大道的大桥局铁路专用线等。

2 岩溶地质区段划分

（1）Ⅰ类地质-基岩为可溶岩，上部为全新统砂性土或基岩之上黏性土层厚度小于3m、黏性土层之上为砂性土；（2）Ⅱ类地质-基岩为可溶岩，中部为稳定分布厚度小于15m、大于3m的黏性土层，上部为全新统砂层；（3）无危害地质-基岩非可溶岩，中部为稳定分布厚度大于15m的黏性土层，上部为全新统砂层。本区间多为Ⅰ类地质，易发生岩溶塌陷。

3 隧道施工方法

隧道工程设计采用钻爆法开展施工，并根据围岩情况分别使用台阶开挖法或全断面开挖法进行施工。施工过程中按照“弱爆破、强支护、短进尺、勤测量、早封闭”的基本原则，施工排水按照“排堵结合，以排为主”的基本原则，对于溶洞发育的地段，要采取综合地质预报+超前支护的措施，并根据具体情况对岩溶地区进行处理。在同一断面布置隧道内测点和地表沉降观测点，将地表沉降观测点横向间隔距离控制在2～5m，并适当加密隧道中线附近的测点，当地表建设有控制性的建筑物时，可以适当加宽测量范围。

4 岩溶处理原则及方法

4.1 岩溶处理原则

在对岩溶现场检测勘察后发现，场区中岩溶发育类型主要为溶洞和溶隙，局部灰岩表面溶沟和溶槽较发育，根据埋藏条件，本场地岩溶属覆盖型岩溶。根据该区间工程地质情况、水文地质资料，设计按照下述原则对岩溶地段进行处理：（1）Ⅰ类岩溶密集区。在灌注桩的底部布置注浆帷幕，注浆帷幕注浆深度要渗入岩面下部15m，注浆范围控制在岩面下15m至岩面上1m。注浆管按照梅花形布置，满铺注浆间距设计为3m×3m，注浆管单排纵向间隔距离为2m。设计注浆深度为岩面下10m，如果在施工过程中，遇到注浆处溶洞底部边界比要求的注浆深度大时，要求注浆管进入到溶洞底部的深度大于1m。注浆孔的间隔距离和位置需要根据地下管线情况和地面环境情况给予适当的调整；（2）对于Ⅰ类岩溶非密集区，满铺注浆间距按5m×5m梅花形布置。其他处理原则和Ⅰ类岩溶密集区一致；（3）对于Ⅱ类岩溶区域，采用单独注浆的方法对钻孔揭示出的溶洞及物探异常区进行处理，注浆深度要深入到溶洞底板下部1m。对于物探异常区域要在采用钻孔验证的方法进行验证后才能进行处理。在处理溶洞之前要先将溶洞的发育规模探查清楚，然后根据不同的溶洞规模合理选择处理措施。

4.2 岩溶地段处理方案

本工程设计使用钢套管+钻杆钻基岩、拔出+孔内注浆封闭器+灌浆流量仪施工工艺对岩溶段进行处理，首先利用钻机将Φ146mm钻头携Φ140mm钢套管（壁厚8mm）打至基岩面以下不小于0.5m，然后将钢套管留在孔内，并将Φ90×8.2mmPP-R管下入到钢套管中，再使用钻机在PP-R管内继续用钻机钻至基岩面以下10m或15m（或底部溶洞下1m），然后拔除钻杆和Φ140mm钢套管，并将止浆塞下入，将注浆管连通注浆，完成底部溶洞注浆后加固注浆塞提升到上部溶洞后继续进行注浆，完成注浆后将止浆塞拔出，采用这种方法进行施工跟管至岩层后，可以有效避免砂石出现漏失，保证了隧道施工

安全。

5 岩溶地段隧道的施工技术

5.1 钻孔施工

使用工程地质跟管钻机在布置好的点位进行钻孔，使用Φ140mm金属套管作为注浆钻孔的跟管材料，跟管深度为地面至基岩内0.5m。在施工过程中遇到无法钻进的障碍物时，要根据设计要求对孔位做出相应的调整。钻孔时使用设备自检仪进行检测，将钻孔的孔位误差值控制在孔深1%以内。

5.2 埋设PP-R管

当钢套管钻入到基岩0.5m后，下入钢套管。为了避免钢套管注浆作业时出现抱死的情况，要在PP-R管下入到位后将钢套管拔出，由于Φ73mm钻杆在PP-R管内进行基岩内钻孔，为了避免对基岩进行钻进时甩动钻头打破PP-R管，设计钢套管内PP-R管规格采用Φ90×8.2mm、SDR11、PN1.6MPa、4m/节，使用车丝接头连接。

5.3 基岩内钻孔施工

将PP-R管下好后即可进行基岩内钻孔施工，施工设计使用Φ73mm钻头钻入到设计深度，进行钻孔施工时，遇到裂隙密集发育或规模比较大的岩溶区时要加大钻孔的深度，并保证可以钻入到下部完整岩体中1m以上。钻孔作业时要对施工过程中遇到的失水、涌水、塌孔、断裂构造、卡钻、岩性变化等情况进行记录，并在钻孔综合成果中反映出来。根据钻孔情况分析溶洞铅锤的高度、溶洞钻进深度是否达到了设计值以及溶洞中是否存在填充物，为注浆作业提供参考数据。对于钻孔过程中碰到的大型溶洞，需要对溶洞的相关资料进行整理，然后报送给监理工程师、业主以及设计单位，制定具体的处理方案。

5.4 埋设止浆塞

完成基岩中的钻孔作业后将钻杆拔出然后即可埋设止浆塞，埋设止浆塞时要将配套设施和止浆塞都下入到基岩石中，然后进一步对止浆塞施加压力，并进行注浆施工。在埋设止浆塞时要顺着孔位位置下入到最底部溶洞上方2m后即可开展溶洞灌浆作业，钻探出的溶洞间岩层要小于2m，则直接将止浆塞下入到岩层厚度大于2m的位置后进行灌浆作业。注浆施工过程中，将灌浆压力保持在0.5MPa。

5.5 灌浆检测

在施工时本工程主要采用止浆塞+灌浆记录仪的方法对施工过程中的灌浆压力、反浆量、进浆量进行监控，并分析注浆是否满足了标准要求。通过采用这一方法可以有效解决注浆量过多、注浆量不足、无法持压等问题，保证灌浆浆质量。灌浆施工过程中使用循环灌浆系统进行灌浆作业，如图1所示。灌浆水泥使用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，要求水泥质量可以达到GB 175-2007规范的有关标准。细骨料使用细度模数为2.4～2.8的砂子，使用的砂子要求干燥、清洁、无杂质、无风化、级配良好，粗骨料使用结净、坚硬、级配良好的碎石。碎石中的含泥量（按质量计）要求控制在0.5%以内，片状和针状颗粒总含量（按质量计）控制在5%以内，压碎指标控制在10%以内，质量损失控制在5%以內。

根据红建路车站岩溶注浆总结的经验，在施工现场有条件的地方设置集中拌浆系统，高速搅拌机每次拌浆量为0.4方，搅拌时间大于30s，拌浆采用1∶1、0.8∶1、0.6∶1三种浆液，其中1∶1的浆液拌制1.2方；0.8∶1的浆液配置1.2方后所有的浆液都采用0.6∶1。根据红建路站施工经验，确定灌浆终浆标准如下：（1）在最大设计压力（0.5MPa）下，灌浆孔段注入率不大于1.0L/min时，继续灌注30min后可结束灌浆作业；（2）当邻近孔反出浓浆时即可终止灌浆；（3）在施工过程中当止浆塞压力超过10MPa时，在注浆孔套管中依然会返出浓浆时，即可终止灌浆施工。

在溶洞中灌浆达到终浆标准后即可提升止浆塞距离地面1m内的位置重新将止浆塞安装好，并进行加压后重新对管内孔隙和溶洞进行补浆液，达到终浆要求后即可进行下一孔的施工。

6 结语

综上所述，在进行岩溶段隧道施工时需要结合施工现场的具体情况合理地选择施工方法，只有这样才可以保证岩溶地段隧道施工的顺利开展，保证工程质量。本工程在对岩溶地段隧道进行施工时，采用钻孔灌浆液的方法对岩溶地段进行了处理，取得了良好的施工效果，具有一定的借鉴参考价值。

参考文献

[1] 张民庆，黄鸿健，殷怀连，等.齐岳山隧道富水溶槽注浆堵水技术[J].现代隧道技术，2006，43（3）.

[2] 李鸣冲，张民庆，黎代仁.宜万铁路高坪1#隧道岩溶发育特征分析与治理[J].隧道建设，2006，（3）.

[3] 张民庆.圆梁山隧道深埋充填粉质粘性土溶洞注浆加固技术[J].铁道工程学报，2004，（1）.

作者简介：张忠敏（1977-），男，上海人，上海地铁咨询监理科技有限公司工程师，研究方向：地铁施工技术。

（责任编辑：秦逊玉）