城市轨道交通暗挖岩溶隧道地质灾害防治技术研究

2021-11-24

商品与质量 2021年11期

北京住总第一开发建设有限公司北京 100029

在轨道交通项目建设过程，暗挖隧道过程面临的岩溶属于特殊地质，常发生地质灾害，对于轨道交通建设产生影响。比如，隧道施工到岩溶区，可能受到溶洞、涌泥、涌水等灾害，造成地表沉降量过大，甚至发生坍塌，导致经济损失以及安全风险。所以，为保证暗挖隧道施工顺利，需要对岩溶进行有效处理，通过技术运用，预防发生地质灾害，保证轨道交通建设顺利进行。

1 项目概况

本项目为某城市轨道交通建设项目，地处典型的喀斯特地貌区域，暗挖隧道工程中遇到岩溶等不良地质，暗挖隧道为双洞单线结构，隧道全长952.35 米，线间距13.5-17m。本隧道最小埋深约为10m，最大埋深约为41m。

本隧道采用矿山法施工，复合式衬砌结构，以锚杆、钢筋网、喷射混凝土为初期支护，并辅以注浆小导管作为超前支护和型钢钢架加强支护；以模筑钢筋混凝土为二次衬砌。

通过对地质勘查报告的深入研究，本隧道分布地层为人工填土、残积红黏土；基岩为灰岩。地下水类型主要有孔隙水及岩溶裂隙水两种类型，富水性较高。孔隙水主要赋存于松散覆盖层内，主要接受大气降雨补给，局部为上层滞水。岩溶裂隙水含量较丰富，主要赋存于碳酸盐岩的风化裂隙内，主要接受大气降雨及上游地表及地下水补给。渗透系数K=1.47-3.38m/d，属于中等透水层。单位区域涌水量处于0.154-0.168L/s·m 之间。

由于此区段岩溶形态多样化，具体如下：一是溶洞，二是溶槽，三是溶蚀裂隙。以溶洞岩溶形态为例，共有两处典型岩溶地质：第一处，溶洞发育长33m，宽5.5m，溶洞位于仰拱底板2.5-8.0m，充填软塑黏土。第二处溶洞长度4m，宽度4m，高度4.0-5.0，溶洞位于拱顶上方，通过钻孔法可知溶洞无填充。区间隧道为“马蹄”形状，使用复合式衬砌式结构[1]。

2 确定岩溶地质灾害处理范围

经过分析，该隧道岩溶地质灾害处理主要包括溶洞、洞内断面，使用注浆加固这一技术进行处理。在溶洞注浆施工方面，由于岩溶地质相对复杂，因此暗挖隧道的拱腰上方以及外扩洞径都要使用预加固处理技术。针对非填充以及半填充的溶洞，应该利用C15 或C20 素混凝进行填充，剩余部位以水泥砂浆进行填充，若不密实则采用注浆填充。针对全填充类型溶洞，应该按照填充物具体性质确认是否需要注浆。在洞内断面的处理方面，由于隧道穿过粘土、砾岩、溶沟、裂缝发育等区域，应先将隧道拱顶环向5m 范围进行注浆加固，待土体固结后再开挖断面，已经探查到具体位置的溶洞，利用注浆填充工艺进行处理，之后在溶洞之内对于所有断面的地层进行水平注浆，完成加固。

3 轨道交通暗挖岩溶地质灾害的防治技术

3.1 溶洞处理技术

溶洞注浆加固以前，先使用钻孔施工方法，对于溶洞的边界展开探测。当钻孔发现溶洞时，需向周围布置加密孔，控制钻孔间距小于等于2.0m。在加密钻孔过程，应该预留注浆孔。利用洞顶位置钻孔当作排气孔，确保一个溶洞内部至少有1 个排气孔。待验证出具体的范围后采用C15 或者C20 混凝土回填密实，若不密实则采用预留的注浆管进行注浆。

3.2 断面加固技术

针对暗挖全段线路，采用洞内水平注浆或者地表深层注浆工艺，加固区为整个开挖断面以及断面两侧5m 范围之内。在对全断面展开加固处理以后，应保证加固效果能够达到设计要求。具体处理方案的制定，应该以隧道施工的安全为前提，达到止水、固土等施工效果。所以，暗挖隧道断面可利用注浆管进行施工，针对地下岩溶以及周边土层进行注浆与加固。

在注浆口的布置方面，应该利用三步注浆方法，在三组钻孔浆液压力之下，对于溶洞地基进行分析处理，严格按照注浆顺序，对各注浆孔进行注浆。针对同一序注浆孔，应该按照如下原则进行注浆：第一，按照从下到上的注浆顺序，从外到内的注浆顺序进行；第二，严格按照设计，确认注浆量以及注浆压力，同样应根据第二序以及第三序注浆孔设计注浆终压，完成定压注浆；第三，秉承“多孔少注”这一原则，使各注浆孔能够均匀注浆，防止单孔注浆压力过大，致使其他注浆孔内无浆液流入。第四，对于同一圈的注浆孔，应该采取间隔施工方式。

在布孔方面需要注意掌子面孔以及盲区布孔等布设上，针对暗挖段的开挖断面，需要使所有断面注浆孔的相对坐标相同。所谓注浆盲区主要原因是注浆孔搭接不紧密，导致掌子面的前方位置注浆量相对较少，如开挖断面，此时仍然可采取盲区补孔的方式进行孔位布置。

3.3 处理结果分析

上述技术运用之后，可利用单孔抽水、标准贯入以及钻孔取芯等多项试验，对于注浆效果展开分析，主要检测岩洞注浆、掌子面注浆、土层渗透性、地基承载力等方面进行分析，结果如下：第一，取芯试验表明，注浆位置较为连续，并且已经形成固化体；第二，所取芯样的抗压强度高于0.2MPa，和设计要求相符；第三，注浆段的贯击数均值13.28，符合设计要求；第四，注浆段的加固地层具有良好的均匀性，而且土层的渗透系数和实际要求相符。除此之外，对于暗挖段隧道岩溶地质进行处理，隧道施工过程较为顺利，结合长期监测，结果显示为围岩区域稳定性较高，暗挖隧道支护结构渗水情况不明显，所有指标和规范要求相符[2-3]。