中国地质灾害与防治学报

期刊导读

城市轨道交通暗挖岩溶隧道地质灾害防治技术研

来源:中国地质灾害与防治学报 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-06-26

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=/d,属于中等透水层。单位区域涌水量处于/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。