浅埋暗挖隧道浅层砂土层塌漏处置措施研究

汤维维

（中铁二十二局集团轨道工程有限公司，山东 青岛 266000）

1 概况

青岛地铁11 号线轨道交通工程01 标苗岭路站-会展中心站区间隧道全长616m。隧道线路位于崂山区主干道苗岭路下方。区间隧道设计为IV、V 级围岩，隧道埋深为14～22m，其中IV 级围岩采用CD 法开挖，V 级围岩采用CRD 法开挖。塌漏点位于大里程方向右洞，里程桩号为YSK12+610，距离横通道60m。该段拱顶覆盖层地质状况由地表往下依次为：第一层为素填土，厚度约3～4m，第二层为粗砂，厚度约3～4m，第三层粉质黏土，厚度约2～4m，第四层为碎石土，覆盖厚度为2～4m，第五层为基岩，厚度3～6m，以中生代粗粒花岗岩为主，穿插煌斑岩、辉绿岩、花岗斑岩、细粒花岗岩等浅成相岩脉，与花岗岩岩基组成复合岩体，随地貌稍有起伏。

2 塌漏状况及原因分析

2.1 塌漏状况

区间隧道大里程方向右洞YSK12+610 处上台阶在爆破后出现塌漏，塌漏体主要为粗砂、碎石土，夹杂少量粉质黏土，塌漏体以掌子面为垂直截面，以拱中顶点为顶点，呈锥坡形堆积，塌漏体潮湿无明水渗漏，体积约为25m3，经监测，塌漏体自拱顶中线右偏0.6m 处的孔洞处漏出，孔洞呈直径为0.8m 的不规则圆形。

2.2 塌漏原因分析

经与地质勘察等单位共同研究，结合勘察的地质情况而得出结论，造成此次塌漏的主要原因为拱顶覆盖岩层厚度在该里程段急剧下伏，覆盖的岩层厚度较薄，约为0.5～1.0m，且节理裂隙发育，风化程度高，经爆破开挖扰动后，岩体碎裂，孔洞处岩体掉落，导致上层自稳性较差的碎石砂土层塌漏。经塌漏后，上层覆盖层应力重组后达到新的平衡。

3 处置措施

3.1 洞内初步处置

在拱顶塌漏后，根据上台阶塌漏的实际状况，为防止塌漏进一步扩大，于洞内第一时间组织于锥坡形塌漏体周围码放沙袋进行反压，并对坡面铺挂钢筋网片喷射混凝土加固。

3.2 地表探测

在对地表道路上方设置封闭交通区域、加设临时警戒护栏，并对洞内锥形坡面进行加固之后，为探明塌漏所造成空腔体在地表下的位置及大小以及正处于施工状态的隧道掌子面前方一定范围内的详细地质情况，杜绝在后续施工中再次发生类似塌漏，决定采用地质雷达对区间隧道右洞YSK12+600～YSK12+650 段隧道上方围岩地质情况进行探地雷达法物探调查。

3.2.1 探测仪器

探测仪器选用中国电波传播研究所开发的产品LTD-2100 探地雷达见图1，相应配套使用100MHz 的天线见图2。

3.2.2 基本原理

图1 LTD-2100 探地雷达主机

图2 配套100MHz 天线

采用探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR）探测地表下一定深度地层状况的方法是一种用电磁波来确定地下介质分布的电磁技术。利用一个雷达天线来发射特定频率和频宽的电磁波，另一个天线接收由雷达发射出后经地下介质界面反射回的波。在不同介质中传播的电磁波，其传播的路径、波形与强度与其所通过的不同介质在电性质及几何形态等特性上将表现出不同的变化，因此，根据接收到的电磁波的特性（包括双程走时、幅度与波形），可推断介质的结构。探地雷达（Ground Penetrating Radar）工作时发射出的频率高，在地质介质中传播以位移电流为主要形式。探地雷达通过向地下介质发射一定强度的高频电磁脉冲（几十MHz 至上千MHz），途径不同电性介质的分界面时产生反射或绕射，由探地雷达接收并记录反射或绕射回的信号，通过对信号进行处理和解释即可了解地下介质的情况。

3.2.3 探测方法

（1）野外探测方法。

根据探测设备特点及信号处理分析的数据需求，在本次野外探测时，通过在塌漏点一定范围内的地表布设纵横两个方向均匀分布的测线，采用雷达在布设的测线上匀速移动，移动过程中发射电磁波，通过分析处理主机接受到的反射信号，综合判断地表下相应部位的地层介质情况。

本次地质雷达探测地面测线布置见图3。

3.2.4 数据处理

数据采用IDSP6.0 探地雷达处理解释软件进行处理，在使用软件中，处理步骤依次包括文件管理、参数设置、数据分析与解释、预处理、处理分析等，在数据分析初步完成后，结合洞内塌漏出的岩土性质，进一步校正分析结果。

图3 地表测线布置

3.2.5 探测结果

参照国家行业标准《铁路隧道工程超前地质预报技术指南》（铁建[2008]105 号），确定本次地质雷达探测的横向范围为该里程段内区间隧道外轮廓线，其纵向里程为YSK12+600～YSK12+650。超前预报工作人员在YSK12+600～YSK12+650 地面布置测线探测工作。通过综合对比分析得出探测里程段结果，地质雷达探测解释结果见表1。

表1 地质雷达探测解释结果

3.3 洞内二次处置措施

根据地质雷达对隧道上方覆盖层进行地表探测的结论，在洞内采用向探明的空腔体和松散部位周边打入多根φ42（mm）导管进行注浆填充处理。导管自塌漏体后方以较大仰角打入，导管管体钻设直径为φ6（mm）小孔，间距20cm，梅花型钻设（导管制作同超前注浆小导管），导管钻点及角度均经测量定位控制，保证管体探入部位精确。导管打入后，立即进行注浆。注浆浆液采用1：2 水泥浆，注浆压力控制范围为0.5～1MPa，注入浆液量以压力和注入体积进行双控。考虑在注浆过程中出现窜浆、跑浆等现象，实际最终注入浆液量大于塌漏体体积，为36m3。

3.4 地表探测复探

注浆完成后，由探测人员采用相同的方法和测线对地表下地质进行复探验证，雷达波反馈的复探结果表明，经注浆后YSK12+600～YSK12+650段地表下的无明显空腔体，且松散体范围缩小，隧道拱部范围内的松散体经板结较为密实。

4 结语

城市地下轨道交通区间隧道线路一般跟随城市道路走向，且埋深浅，地表下覆盖层地质条件复杂，浅埋地层自稳性差，在覆盖岩层厚度突变薄弱，在爆破扰动下，极易发生穿孔塌漏事故。此次处置结果表明，发生塌漏后，对洞内塌漏体进行初步处置以后，采用探地雷达在地表布置测线，对地表下的拱顶上方覆盖层地质情况进行详细探测，并根据探测结果确定后续的处置措施，做到有的放矢，不失为地铁施工中一种较为可靠的塌漏处置方法。