地铁工程岩溶处理

地铁工程岩溶处理（共5篇）

地铁工程岩溶处理 篇1

我国能源应用领域逐渐扩大下, 对能源需求越来越大, 在这样的情况下, 很多沿海地区建立起了大型的能源炼厂。在原本软弱的地基上, 建造起大型的油罐, 避免地基出现变形, 特别是控制地基基础倾斜, 已经成为了当前我国各大能源炼厂设计地基主要考虑的问题。有关实践结果表明, 在软弱地基上建立起来的大型油罐, 其基础倾斜、沉降等问题, 始终都是急需解决的问题。

1 工程实例概况

某石油1100万t/年炼油厂交通快速、方便, 拟规划厂面积约为2.62k㎡。工程内容包括两部分, 即:厂外工程、厂内工程。其厂内工程包括1000万t/年炼油工艺装置、公用工程、油品储运等;厂外工程包括给水设施、道路防护、供电线路等。各地区底层分布状况如下。

(1) 填土、每层厚度约为0.87 m。

(2) 粉质粘土, 层厚分别是5.23 m、2.54m, 中等压缩性能。

(3) 含有砾的粉质粘土, 层厚依次是1.79m、2.45m, 可塑、硬塑。

(4) 粉质性粘土, 8.12 m厚, 硬塑。

(5) 风化砂岩, 约为5.94m厚, 局部较坚硬。

(6) 强风化砂岩, 5.21m厚, 粉砂质结构。

(7) 中风化砂岩、泥岩, 8.78m厚, 层状结构。

2 强夯石化工程岩溶地基施工的对策

由于石化工程建筑有多种类型, 对沉降变形和地基承载力有着多种要求, 如果采用单一、简单的地基处理方法, 很容易浪费施工成本, 延误施工工期, 同时还会引发很多其他问题, 因此, 在施工过程中, 应尽量避免利用单一的地基处理方法, 但当前地基处理方法形式多样, 具体采用哪种处理方法, 还需要结合工程实际情况, 因地制宜的选择。在此工程地基处理中, 利用全场地单层、双层强夯和处理石化建筑区域桩基的方案, 结合各分项工程地基承载力的要求, 采用形式不同的单层、双层务实处理, 再进行强夯处理。结合各个分项工程对地基承载力的各个要求, 设计CFG桩复合地基及处理钻孔灌注桩。结合石化区域内各个建筑地基承载力需求, 可利用单层、双层强夯对其进行加固处理[1]。

(1) 单层处理和强夯。在此以常减压轻烃回收装置作为主要例子, 此建筑区域为单层强夯处理地基部分, 顶层处理地基包括两个区域, 即7000k N.m能级强夯处理区域、4000k N.m能级强夯处理区域。结合标准贯入试验、静载试验等结果, 常减压轻烃回收装置4000N.m能级强夯区域, 在强夯地基后, 其地基具有较好的性能。结合有关设计规划和施工经验可以得知, 此区域在夯后, 其地基承载力特征值能够达到210k Pa。

(2) 双层的强夯。本文以产品罐区汽油罐组为主要例子, 在此区域中利用了双层强夯置换施工技术。充分利用了超重型动力触探试验、静载试验两种方法。检测点按照平均和随机的基本原则, 具有很高的代表性。其检测结果证明, 此区域夯后地基承载力达到了具体规定的要求。

3 石化工程岩溶地基CFG桩具体施工方案

有的建筑区域运用了CFG桩方案实施再处理, CFG桩运用了长螺旋钻孔管内泵压混凝土灌注桩。

(1) 在施工之前, 先处理地表, 待桩基就位之后, 检测和调整钻杆垂直度, 之后进行钻进工作, 并设计标高。

(2) 想要提高CFG桩质量, 就必须要做好混凝土灌注工作, 在此施工中, 钻杆与混凝土灌注应一起进行, 拔管速率结合试桩, 进而确定出参数, 并对其控制, 保持均匀的速度, 到地质硬的地段中, 应换挡调至到低档进行, 在一些软弱的地层中, 应快速前进, 进而降低扩孔系数, 持续进行混凝土泵送工作。在粉土层和饱和沙土层中, 混凝土灌注设计CFG桩顶标高至少要达到60cm, 如果达不到这个要求, 应进行泵送, 直到达到要求后, 停止泵送。

(3) 移动桩基后, 将钻泥及时打扫, 在混合料灌注十四天之后, 才能开挖桩间土, 并对其进行清理[2]。

上述建筑区域CFG桩试桩施工完成之后, 对其进行了静载试验、全面性的检测, 有关检测结果可直接表明, 在通过CFG桩处理之后, 地基承载力会不断提高, 因此, 想要提高地基承载力, 可应用CFG桩处理方法, 但是否能够应用CFG桩处理方法, 还要结合具体的施工情况。

4 石化工程岩溶地基钻孔灌注桩的施工方案

4.1 选择灌浆材料

砂料用量:运用粒径不超过2.4mm, 细度模数不能超过2.0, SO3含量在1%范围内, 含有机物、泥量都不能超过3.2%质地良好的天然河砂;水泥用量:运用普通硅酸盐类型的水泥;水玻璃运用情况:模数3.35, 波美度60;石子采用状况:含泥量不能超过4%的质地坚硬的材料。

4.2 混凝土灌浆的流程

其灌浆施工工序如下:钻机准备→钻孔进行→下灌浆管→灌浆进行→拔灌浆管→回灌钻孔→封孔施工。在进行钻孔时, 必须要记录好钻孔, 并详细描述出岩层性质。在进行裂缝发育区利用水灰比约为 (1~0.5) :1的水泥浆实施劈裂灌浆;对岩溶发育区域利用水:砂粒:水泥比为 (1~0.8) : (0.4~0.6) : (0.6~1) 的水泥砂浆实施灌浆工作。在进行灌浆过程中, 应结合钻孔沿竖向的溶洞分布状况, 进而对浆液成分进行调节。在控制灌浆浓度中, 应按照从小到大的基本原则实施控制。

灌浆压力运用0.3~1.6MPa, 可结合灌浆料大小, 针对性、有目的的调节。在揭露钻孔时, 一旦出现溶洞, 再加上实际灌浆量太小, 应在此孔边补上钻孔, 再进行灌浆。在灌注洞区基础边之处伸溶洞, 在进行灌浆工作时, 应融入促凝剂, 加快浆料的凝结, 掺入量为水玻璃:水为1~4:7。钻孔回灌:在结束首次灌浆工作后, 用灌浆管灌入1:0.6:1的水泥砂浆实施补灌。终级灌注标准为:以下条件满足其一就能够停止灌浆:在指定的压力下, 一是灌注率不超过0.39/min时持续50 min;二是灌注率不超过10/min时持续80min;三是灌注率不超过20/min时持续110 min。

4.3 具体控制对策

(1) 具体技术控制对策:定位放线, 确保桩位的有效;在埋入好护筒之后, 及时检查桩位;在准备好钻机后, 实施开孔验收工作, 严格把握好质量;在钻进成孔中, 对钻机倾斜状况及时检测, 对泥浆性能进行检查;在验收终孔工作时, 不符合标准的不能移动机器;检测保护层垫块布局是否合格, 如果不合格, 应及时返工。

(2) 加强施工工艺的对策:在钻进中, 结合旋挖桩机自带GPS, 定期或者不定期检查钻杆是否垂直, 其垂直度是否符合具体要求;控制好泥浆池之中各个泥浆的比值, 确保孔壁有效性、固定性, 在制定出插干之后, 将笼子准确、及时定位, 但在定位之前, 还要结合施工现场实际情况, 选择出最佳的定位位置。

(3) 控制灌注混泥土的具体对策:在灌注混凝土之前, 应对混凝土坍落度进行检测, 将埋管的深度控制在可以接受的范围之内, 达到灌注的要求;在灌注中, 对导管内外砼面高差准确探测[3]。在完成上述工作后, 可实施荷载试验, 试桩载荷试验的结果表明, 通过处理钻孔灌注桩后, 地基承载力会得到加强, 进而满足建筑设计的需求。

5 结语

综上所述, 大量的建筑工程实践结果表明, 在软件地基上建立起的大型油罐, 其基础倾斜、不均衡沉降作是影响正常使用地基的主要因素, 如何才能处理好这两个关键因素, 是我国建筑企业应重点考虑的问题。随着科学技术的进步和发展, 再加上多年的施工经验表明钻孔灌注桩加固或者CFG桩地基处理能够在最大程度上提高地基承载力, 并达到建筑设计的要求, 因此, 在进行此类工程中, 可以利用这两种方法, 进而达到加强地基承载力的目的。

摘要：我国石化工程软土地基处理工序很复杂, 再加上处理设施、处理技术的滞后, 导致在处理软土地基的过程中出现了很多的问题。以我国某石油1100万t/年炼油工程为主, 深入研究和分析了地基通过单层或双层强夯预处理之后, 在核心建筑区域运用加固钻孔灌注桩或者CFG桩处理地基, 并分析处理效果, 得知利用这两种方法可使地基承载力满足建筑设计的要求。

关键词：石化工程,岩溶地基,处理方案

参考文献

[1]盛志战, 苏振兴, 陈彬.扩顶CFG桩在大型油罐地基处理中的应用[J].建筑科学, 2013 (01) :43-45.

[2]武亚军, 章长松, 张孟喜.高真空击密法油罐地基处理应用研究[J].港工技术, 2007 (06) :89-91.

[3]吴峤.软弱地基上5万m~3油罐地基处理方案选择[J].石油工程建设, 2007 (02) :37-39.

地铁工程岩溶处理 篇2

规划建设的长沙市劳动西路湘江隧道工程位于长沙市区内,隧道东接劳动西路与湘江大道的交叉口,西接潇湘大道,全长约4.01 km。隧道工程河西盾构段钻孔见洞率72.73%,溶洞视高度3 m～4 m者占总洞数的21.52%;3 m以下者65.83%;溶洞分布标高集中在标高-8 m～15 m范围内,尤其以0 m～10 m之间最集中。溶洞多为砂砾石或砂砾石混黏性土充填或半充填,无充填物的溶洞仅占揭示钻孔的10%。在橘子洲附近出现钻探坍塌,及与河水相连通的溶洞。

江中隧道段地质纵断面图见图1。

2 溶洞处理的主要措施

2.1 处理原则

1)尽量避免盾构机突陷等事故及隧道结构后期沉降过大。2)防止地表塌陷和过大沉降。3)满足永久隧道结构的承载力、变形、防水要求。4)先地面处理,后盾构掘进。5)对需处理的溶洞,采取填充、压密等方法处理,根据填充状态采取不同的处理工艺。

2.2 利用地质超前预报和地面勘探技术查明溶洞的分布、规模

根据以往的施工经验,对溶洞段需采用物探与钻探相结合的超前地质预报预测,即:用物探大范围探测发现目标、排除疑点,再用钻探验证确认,然后对症采取措施。拟采用溶洞处理工序流程见图2。

2.3 溶洞的施工处理技术

2.3.1 溶洞的分类及其处理措施

大量的施工经验表明,岩溶隧道施工成败的关键是岩溶水的处理。对付岩溶水的方法无外乎为排、堵两种方案或其组合。溶洞分类施工处理方法见表1。

2.3.2 溶洞施工处理措施

对于独立溶洞,根据溶洞大小、其与隧道相互空间关系和其内充填物的有无,可分别采用预先填塞法、预先部分填塞法、加固洞穴、清除充填物或注浆加固等综合治理方案。对于与江水相连通的溶洞,由于其水量丰富,极易发生涌水、涌泥等灾害,具有损失大,事后处理困难的特点。因此,针对不同条件现分述如下:

1)地勘探明溶洞处理方案。对于探明的溶洞,根据其与隧道相互空间关系,可从地面或隧道内采用全填充注浆、切断隧道与江水的直接联系,预先进行溶洞的填塞或加固处理,其注浆加固法如图3所示。

2)塌陷溶洞。塌陷溶洞也属探明溶洞范围,位于橘子洲东岸,现场钻探时发生塌陷面积较大,深度未探明的溶洞,若该溶洞较长且横向跨越隧道,则应对隧道施工影响范围内溶洞作加固,具体为隧道两侧的溶洞内抛大块土石填充,中间抛级配砂石土,并进行注浆加固,见图4。

2.3.3 加强效果检查及补救措施

加固完成后要进行加固效果的检查,即强度检查和密实度检查。

1)强度、密实度检查采用钻孔取芯的方法,在原有钻孔的基础上,梅花形布置钻孔。

2)利用检查钻孔,必要时采用物探技术对溶洞加固效果进行确认和验证。

3)注浆回弹效果如达不到要求,则利用检查孔,再进行深孔注浆补充加固。

2.3.4 洞内处理溶洞措施

当盾构的超前钻探测到溶洞时,即利用探测孔,根据溶洞大小和充填物性质的不同向溶洞内注不同的浆液进行充填处理;然后再利用超前钻检查前方溶洞的处理效果,待密实度和强度达到要求后再掘进。

3 盾构掘进溶洞段的相应措施

深孔预注浆对溶洞充填物只能起到充填、挤密、劈裂和置换的作用,难以在溶洞段形成连续均匀的加固圈或胶结体,注浆堵水未必能阻止地下水渗漏。因此处理完成后盾构在溶洞段掘进仍有可能遇到软硬不均的地层,以及硬岩、高压水、开挖面坍塌、刀盘结泥饼和喷涌等情况,为此盾构掘进溶洞段要采取以下相应措施:

1)改进盾构机设计,合理配置刀具。2)合理选择掘进模式,严格控制掘进参数。3)严格控制盾构机的掘进姿态。4)对富水区域进行盾构超前钻探并采用双液浆加固溶洞地层。5)足量同步注浆,并及时进行二次双液注浆,对地下水通道进行封堵,稳固管片。6)做好溶洞段施工应急预案。

拟建隧道湘江河西段岩溶较发育,且溶洞段地下水具有承压性,注浆未必能阻止溶洞地下水的渗漏,极易发生涌水突泥、地表坍陷。为此,施工前必须做好应急和处理预案,准备必要的抢险物质和机具。

4 结语

1)岩溶地基处理有很大的难度和复杂性,需因地制宜地设计和选择施工方法,盾构穿越溶洞段时,溶洞加固处理方案是需经过摸索总结出来的。2)地质超前预测预报是隧道施工中不可缺少的重要一环。同时,在“物探+钻探”的基础上,在施工前应有针对性的详细补充勘察,以求地质预报资料的准确。3)盾构机应具有超前探测和超前注浆功能,对地表钻孔注浆处理遗漏地段,在洞内要进行超前探测并补充注浆处理。4)若施工环境条件允许,应尽量采用地面(河底)提前进行预处理,以提高施工功效。施工时必须严格管理溶洞段深孔充填注浆、盾构同步注浆和二次补充注浆的施工工艺。5)溶洞处理是一项长期工程,应采取预防和治理相结合的防治措施。

摘要：以规划建设的长沙市劳动西路湘江隧道工程湘江段为例,介绍了盾构穿越岩溶段时的施工工序流程、溶洞处理措施,探讨了穿越溶洞的施工预处理技术以及盾构在穿越溶洞段时的相应措施,同时提出了在地质超前预报和钻孔勘察的基础上,还应在施工前有针对性地进行详细补充勘察的建议,以求地质勘察的准确性。

关键词：隧道,溶洞,盾构,地质预报,施工技术

参考文献

[1]傅鹤林,韩汝才.隧道衬砌荷载计算理论及岩溶处治技术[M].长沙:中南大学出版社,2005.

[2]刘招伟,张民庆,王树仁.岩溶隧道灾变预测与处治技术[M].北京:科学出版社,2007.

[3]杨育僧,吴昊,许建飞,等.岩溶地层中的盾构隧道施工[J].铁道工程学报,2007(3):42-44.

[4]杜建华,沈红云.广州地铁复杂地质条件下的土压平衡盾构掘进技术研究[J].隧道建设,2006,8(5):53-55.

地铁工程岩溶处理 篇3

岩溶是由于具溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用形成的。岩溶的主要形态有溶槽、溶洞、溶沟、暗河、漏斗、钟乳石及石芽等。

2 岩深地区地其问题的阐述

岩溶地区的地基问题主要分为四类: (1) 基础下埋有石芽、孤石; (2) 当基础遇到溶洞、溶槽、溶沟的问题; (3) 基础遇到地下水, 引起突水、渗漏问题; (4) 遇到土洞的问题。

3 岩溶地区勘察常见问题

在岩溶区域进行探查的过程中, 受火山岩地质和形态结构等方面的影响, 可能会发生以下几方面的问题或困难:在钻探过程中, 钻头可能会发生掉、卡、埋等突发状况;桩的长度也是个很难解决的现实问题;人工挖桩可能会出现喷沙等现象。

4 岩溶地区主要地基处理原则

4.1 溶洞处理方法

根据溶洞生成形态的不同, 可以分为单层溶洞和重叠溶洞。

(1) 单层溶洞处理:如果判定地基之下为单层溶洞时, 应该考虑对洞体进行加固处理, 前提是断定溶洞之上的地基不能满足承重需要或者存在较大的其它不确定因素。

(2) 重叠溶洞处理:重叠溶洞的结构和状态稳定性较之单层溶洞都要复杂, 因此其处理技术也相应的复杂和多样, 应有针对性地选择使用以下技术或方法:

1) 相对比较经济的一种处理方法是避开溶洞位置, 即适当调整柱与柱之间的距离和总体的平面设计布局已达到灵活规避的目的。

2) 第一种方法相对经济, 但会受到具体规划制约, 考虑用嵌岩灌注桩穿过溶洞洞顶的方法达到目的。

4.2 土洞处理方法

土洞对火山岩地区地面上建筑物的破坏在很大范围内要强得多。因此有必要防止或处理该情况的发生。在此介绍填垫法和加固法两种主要处理方法:

(1) 填垫法:此种方法适用于埋藏较浅且顶部稳定性相对不差的土洞。在洞的最底部, 考虑用岩石物质填埋, 目的是建造接近天然的反滤构造。

(2) 加固法:面对距离地面较深或比较深的土洞, 则应该考虑采用密钻灌浆法。根据土洞周围含水量等因素来选择具体的加固材料。

4.3 塌陷处理方法

在火山岩地形地区, 地面出现塌陷是司空见惯的事情, 我们可以考虑选择采用以下几种处理方式:

(1) 换填法:挖出洞中的松软土壤, 用砂质或岩石类材料重新填充, 最后覆盖粘性土壤并夯实表面。

(2) 跨越法:如果坑洞体积容量巨大, 或者重新填充的方法行不通的时候, 我们可以考虑采用跨越法。

(3) 强夯法:在10至40米的高度让10~20吨的夯锤做自由落体运动, 以对地面造成强有力冲击, 达到对土体有效夯实的目的。

(4) 灌注法:通过钻孔通道, 将合适的浆状材料灌入低下, 尽可能把所有的裂隙、岩石通道或者塌陷充实。

4.4 地基基础遇到地下水产生渗漏和突水问题时的处理方法

(1) 对地基突水的处理, 一般采用疏导的方法把地下水引入到基础外侧的边沟里或者基础中心的排水沟中; (2) 堵住落水洞、裂隙、岩溶管道等;用粘土直接进行铺盖;对地下水流出的地方修建截水墙;在落水洞四周围修建围墙;如果修建的建筑物所处位置邻近当地的水库或水坝, 可以把地下水直接引入水库或水坝, 让其流人下游。

5 基础处理的比选

5.1 冲孔灌注桩:

如果溶洞数量较多但是单个洞体体积容量比较小, 面对此种情况, 我们应该考虑用桩打穿多层洞顶的方法。为了安全的保障, 应该在做好探查工作, 具体方法是做桩前, 利用相关设备探清洞内状况, 之后用冲击钻穿至符合设计要求的层数。

5.2 钻孔桩:

如果地表崎岖不平、地下有独立岩石或桩体质量较大, 可以考虑使用钻孔桩。此种技术受力明显, 穿成的孔直径大, 因此操作起来非常便利。钻孔桩的优点是:能简单利索地穿透夹层, 能穿过独立岩石。但是使用的过程中也应该注意:不应该把这种技术用在浅层底层中存在没有充分发育的熔岩的基层中。

5.3 预应力管桩:

如果面对地表下存在淤泥、土洞或洞体与地下河流联通的状况, 可以考虑采用预应力管桩, 因为此种方法在应用过程中不会受到上述因素的影响, 这种方法的优点是在观察压力时非常直观和便利, 因为在压桩机上设计有可以观察压力数值的压力表, 非但是也存在一个显著的缺点, 即在土壤岩石相对薄弱的地方较为容易发生断桩的麻烦发生。

5.4 群桩:

如果面对地表面情况相对复杂、岩溶上部覆盖一定厚度的砂质层时, 那么上述各种方式都会失去其应有的效用, 因此任务质量难以保证。而群桩法, 可以保证桩体有效性、安全保障度和作业顺利进行的条件下, 有效、稳定、快速地解决这类复杂的地质状态。其优点是:群桩的端头并不一定要求固定在复杂的地表上, 其方法很简单并且相当可靠, 只要在端头覆盖的地面的压力泡可以有效分布在地表表面并且存有坚固的下卧层结构, 群桩法就能有效规避复杂多变的熔岩表面对桩基形成的的破坏。群桩法有诸多解决问题的方法, 其中静压预制管桩是相对较为有效和可靠的方式之一, 其应用越来越广泛。

6 结论

岩溶地基工程勘察和处理条件复杂, 需要在施工过程中实地检验、补充, 在勘察资料不符时及时进行的补充勘察, 是工程勘察的一个重要阶段。对这一个阶段要重视岩溶地区, 对重要建筑采用一桩一孔或一柱一孔进行施工勘察。勘察工作应该做到认真细致, 定性准确, 采用各种方法和理论进行分析计算, 建立符合客观实际的岩土模型并求得相应的岩土工程参数, 进而作出有针对性的处理。

摘要：贵州以碳酸盐岩喀斯特岩溶地貌为主, 岩溶的出现对建筑会产生稳定性方面的影响, 地基基础处理不当使建筑物失稳, 造成经济损失和危害。本文就岩溶地区工程勘察所遇到的各类地基问题以及实际处理措施作一些分析, 以期待今后对岩溶地区工程勘察起指导作用。

关键词：岩溶地区,工程勘察,地基,分析处理

参考文献

[1]罗坤等.隐伏岩溶场地建筑工程勘察实践[J].城市勘测, 2007 (05) .

[2]周立峰等.浅谈非岩溶地区岩质地基的施工勘察[J].浙江能源, 2007 (01) .

地铁盾构区间岩溶处治施工技术 篇4

1.1 玉金区间工程概况

南宁地铁2号线玉金区间, 线路起点玉洞站, 终点为金象站。区间沿银海大道布设, 为两条单洞单线圆形盾构隧道, 线路埋深14.20 ~ 17.30m之间, 覆土厚度为9.36 ~ 12.46m。区间隧道左线设计起止里程为ZDK20+965.378 ~ ZDK21+891.704, 区间长度925.462m ;右线设计起止里程为YDK20+965.378 ~ YDK21+891.704, 区间长度为926.326m。

1.2 工程地质

玉金区间主要位于第四系地层, 主要为人工填土层、坡残积土层、泥盆系地层。岩溶集中分布区:区间隧道顶板以上主要为 (1) 1杂填土、 (1) 2素填土、 (6) 4-2碎石土、 (8) G2强风化硅质岩;区间隧道区域主要为 (8) G2强风化硅质岩;区间隧道底板以下主要为 (8) G2强风化硅质岩、 (8) H3中风化灰岩、 (8) N1全风化泥岩。

1.3 水文地质概况

根据测区内地下水赋存条件、含水介质及水力特征分析, 可将测区内地下水划分为三种基本类型:松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水。松散岩类孔隙水, 含水岩组为填土层、坡残积的黏土层、粉质黏土层和碎石土层, 水位埋藏浅, 地下水类型为潜水或上层滞水。基岩裂隙水稳定水位埋深一般为8.91 ~ 17.98m, 水位在86.82 ~ 95.87m之间, 地下含水量大, 对施工有一定影响。岩溶水埋深一般2.1 ~ 5.78m, 水位在98.14~102.70之间, 地下水含量贫乏, 对施工影响不明显。

场地地下水位受季节变化影响较大, 每年雨季在四月至十月, 降雨量大, 水位上升很明显, 在秋、冬两个季节雨量会减少, 地下水位也会因此下降。依据收集的资料, 年变化幅度约2~5m。

1.4 玉金区间岩溶区域分布情况

根据勘察资料, 桩号YDK20+530 ~ YDK20+770范围为可溶岩集中分布区。岩溶分布图详见附图1, 其中影响本工程区间盾构施工的岩溶编号为R3、R5、R8、R10。岩溶R3 :长约30m, 宽2.0~7.0m, 洞高1.0~23.0m, 距隧道底板6.3m。岩溶R5 :长约12m, 宽约2.5m, 洞高约17.4m, 距隧道底板11.79m。岩溶R8 :长约35m, 宽约2~6m, 洞高约2~18.5m, 距隧道底板5.64m。岩溶R10 :边长约10m等腰直角三角形, 洞高约1.5m、12m的两层2个溶洞, 距隧道底板8.8m。

2 施工方案选择

经比较, 对不一样的溶洞需采取不一样的处理方法。

2.1 无填充溶洞与半填充溶洞

2M以上的填充或半填充溶洞, 第一个高压VC填沙填填空, 然后用注浆加固。在砂铸造时, 使用了原始的探测孔作为空气孔, 孔用于灌浆。对于小于2m的填充或半填充溶洞, 灌浆充填。

2.2 全填充溶洞

压力灌浆法是用来补强, 压力逐渐增大, 间歇和反复的压力。间歇注浆扩散控制和所有新的注浆孔中心线已探明洞钻孔的袖阀管注浆花管注浆等钻孔, 注浆材料周围的水泥+加速器的洞, 水泥的中心孔;第三、注浆压力和注浆量:相对小的压力外孔 (0.2 ~ 1.0MPa) 、次数 (3 ~ 4倍) , 大量的控制, 0.8 ~ 2.0MPa的中心孔压、注浆3 次;和 (4) 半径:粘土、粉质粘土和泥炭土为1.5m, 填砂, 2 ~ 250万件, 6 ~ 10h。

2.3 溶洞处理实施方案

根据场地钻探揭示溶洞及填充物情况, 岩溶区R3溶洞充填物为流~ 软塑状粘土混碎、砾石, 岩溶区R5溶洞充填物为流~ 软塑状粘土混灰岩、硅质岩碎石, 岩溶区R8溶洞充填物为流~ 软塑状粘土混砾石, 故对岩溶区R3、R5、R8进行注浆处理, 岩溶区R10为两层两洞, 上层溶洞充填物为碎石机粘土, 下层溶洞无充填, 故对R10上层溶洞进行注浆处理、下层溶洞先进行充填、再注浆处理。

3 施工工艺及施工方法

3.1 工艺流程

是是否测量放线钻孔安放注浆管浇注套壳料第一段注浆达到要求注第二段检测达到要求结束注浆注浆作业配置浆液监控量测补注否图1 注浆施工工艺流程。

3.1.1 花管注浆工艺流程

(1) 预钻:确定钻孔位置, 钻孔到预定深度。

(2) 制作:外部25pvc塑料管按20~ 25cm距离两孔直径5mm的间隔, 在两排孔垂直的相互位置;在三层防水胶带包的孔。

(3) 处理花管:在完成钻探已经制作成花管中部, 距管口约8~ 12m, 不连接PVC管。

(4) 密封性能:对密封的水泥砂浆孔下水管PVC从5 ~6m的孔的位置开始。

(5) 管道连接:在密封孔中达到3到5天的年龄, 灌浆压力管和管道连接。

(6) 作浆:根据水泥浆水灰比设计。

(7) 注:启动灌浆泵, 加压送水。在这个过程中, 压力逐渐增加, 直至冲胶密封压力下降, 泵送水泥浆, 注浆所需的设计压力和稳定;在这个过程中, 间歇灌浆需要可见或设计要求, 直到满足设计要求。

(8) 灌浆过程中的记录:灌浆时间、灌浆压力、水泥含量、水胶比、灌浆工艺的特殊情况等。

(9) 后压浆达到设计要求, 清洗管道及管道, 拆除后的注浆管, 下孔注浆。

3.1.2 袖阀管注浆工艺流程

(1) 预钻:确定钻孔位置, 钻孔到预定深度。

(2) 孔清洗:用粗泥浆完成钻孔已完成的粗粒沉积物。

(3) 下一套壳材料:根据所制备的壳材料的配合设计, 从底部的孔设置壳到孔灌注。

(4) 使袖阀管:在直径为50mm的PVC管在间隔35cm远程开放8 ~ 10mm, 直径5mm小孔, 开放范围约5~8cm, 交错的定位孔;在小孔外开10cm长套3mm厚层橡胶膨胀圈约 (即套阀) 用防水胶带密封端 (袖阀管市场上一般都有产品出售, 大小不同的制造商) 。

(5) 下套阀管:在套管下端的孔中, 已产生了良好的套筒阀管。

(6) 管道连接:在套管材料达到一定年龄 (约3~7d) , 在袖阀管注浆装置中, 在注浆装置约20cm长开孔的中间, 在每一个止浆塞、注浆、袖阀管注浆装置连接压力管。

(7) 作浆:根据水泥浆水灰比设计。

(8) 开环注浆:注浆装置需要灌浆孔段, 启动灌浆泵, 加压送水, 在这个过程中, 压力逐渐增加, 直到将橡胶套阀和相应的套管, 位置的压力下降, 泵送水泥浆, 注浆所需的设计压力和稳定;在过程间歇灌浆需要可见或设计要求, 直到满足设计要求。

(9) 连续开环灌浆:根据设计要求, 对灌浆管的上下运动, 按需按上述第八个点进行灌浆, 逐步开环, 直至完成所有的孔段灌浆。

(10) 灌浆过程中的记录:开环位置、灌浆时间、灌浆压力、水泥含量、水胶比、灌浆工艺的特殊情况等。

(11) 后压浆达到设计要求, 清洗管道和套筒阀管, 拆除后的注浆管, 下孔灌浆。

3.2 注浆孔平面布置

对已探明的溶洞根据其大小, 在探到有溶洞的钻孔周围按照横纵间距2m间距再次补充钻孔, 处理范围至结构轮廓外放3m, 隧道底板以下3m内溶洞 (图2) 。

注浆管布置剖面图如图3所示。

金象站站玉洞站站R3玉金区间右线R5R8R10玉金区间左线钻孔布置图如图4所示。

3.3 处理施工顺序

3.3.1 充填型溶洞施工

岩溶区R3、R5、R8、R10上层溶洞为充填型溶洞, 注浆充填施工序列如下。

(1) 施工顺序规则:探边界、注浆充填、注浆效果检验。

(2) 注浆施工时, 先从外排注浆孔开始注浆, 将处理范围内溶洞与外界洞体隔离, 再处理中间区域。

(3) 外排注浆孔注水泥- 水玻璃双液浆, 形成止水、止浆帷幕, 保证注浆的效果。

(4) 中间部分注浆孔进行跳跃施工, 防止窜浆、跑浆的现象。

(5) 纵向多层分布溶洞, 由深至浅依次充填处理。

3.3.2 无充填型溶洞施工

岩溶区R10下层溶洞为无充填型溶洞, 需进行砂砾、碎石充填, 注浆施工顺序如下。

(1) 成孔, 钻机钻孔成孔, 泥浆护壁成孔。

(2) 埋管, 钻孔PVC管作为注砂管, 之后作为注浆管。

(3) 填充砂石后压力注浆, 固结溶洞内的砂石填料。

(4) 上一层溶洞都设3个排气孔, 采用同一个填充孔, 由下往上逐层灌的顺序, 灌完下层溶洞后提升PVC管至上层的溶洞。

3.3.3 施工顺序要点

作为防水、灌浆帷幕, 将在腔内和外腔隔离, 来处理中间区域;在一侧的水, 加加速器, 以确保灌浆效果;区域的中间孔应跳施工, 以防止泥浆泄漏和窜浆、半填充溶洞填砂处理, 再进行其他溶洞注浆填充处理。

3.4 注浆材料及施工参数

3.4.1 注浆材料

(1) 纯水泥浆:采用42.5级普通硅酸盐水泥, 水灰比=0.8 ∶ 1 ~ 1 ∶ 1。

(2) 双液浆:水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥;

水玻璃:模数m为2.4 ~ 3.4, 浓度Be=30 ~ 40 ;双液浆混合后, 现场试验失去可泵性的时间约为60s。

(3) 速凝剂。

(4) 灌砂浆:采用42.5级普通硅酸盐水泥和中砂, 现场拌制, 配合比为水泥∶砂∶水=1 ∶ 5.7 ∶ 1, 流动度为70mm。

3.4.2 施工参数

(1) 止浆墙、周边孔:以多次数、较大量控制、相对小压力;每3~4次, 压力为0.2 ~ 1.0MPa。

(2) 中央孔压控制在0.8~2.0MPa。

(3) 入浆速度:30~70L/min。

(4) 注浆间隔时间:间隔为6~10h每次。

3.5 注浆终止的标准

当灌浆压力达到了最终设计压力, 灌浆量达到了80% 的灌浆量;或灌浆压力未达到最终设计压力, 灌浆量已达到灌浆量的设计。

3.6 注浆结果检测

采用钻芯取样及标准贯入试验对岩溶区进行检测 (图5) 。钻芯取样9个孔位, 芯样抗压强度值均大于0.2MPa, 满足设计要求。标准贯入试验数据统计结果:修正后锤击数最大值15.6 击, 最小值11.8 击, 平均值13.73 击, 标准差1.111, 变异系数0.080, 标准值13.28击, 试验部位地层加固均匀性较好, 标准贯入试验锤击数满足设计要求。

4 施工注意事项

4.1 注浆施工

4.1.1 城市交通限制, 边界难一次封闭

盾构岩溶施工区位于城市主干道下方, 为保证正常通行, 钻孔注浆只能分块、分区域施工, 因此, 为避免浆液浪费, 选择合适的封闭方案尤为重要, 围挡尽可能延布孔边界线布设封闭施工。

4.1.2 钻孔遇杂填土、流~塑状土质成孔难

钻进过程中, 遇地表杂填土及溶洞内流~ 塑状土质容易造成塌孔, 后期埋管难, 在施工时, 遇到此类土层可先预注浆加固再钻进成孔。

4.1.3 边界注浆难以控制

如浆液凝结时间过长, 边界封闭困难, 浆液流失严重, 难以形成有效的止水、止浆帷幕。如浆液凝结时间过短, 加固区域得不到充分填充切易造成设备管路堵塞。故施工时, 须通过现场试验调整双液浆配比, 并尽可能小压力、多次进行注浆加固。

4.1.4 地面隆起、冒浆

注浆过程中经常会遇冒浆现象, 有时还会造成地面隆起, 应控制好注浆压力与注浆量, 多次重复注浆。

4.2 盾构掘进

(1) 通过深孔灌浆充填和压缩、劈裂和置换裂缝, 灌浆和堵水可能无法完全防止地下水的渗漏, 在灌浆处理后的盾构在开挖段仍有软、硬地层可能会遇到, 坚硬岩石、高压水、开挖面塌陷、刀具。泥饼, 喷涌等情况, 对隧道洞口段采取相应措施。

(2) 加强管理, 合理配置工具。进洞前, 根据预测结果, 选择开换刀运行里程, 按计划中的开检工具和更换新刀的工具, 配备滚刀破岩。合理选择掘进方式, 严格控制掘进参数。

(3) 护盾姿态控制:密切注意盾构表面与隧道之间的不均匀摩擦, 以及切割环切割形成的不同阻力, 以防止形成偏差, 减缓掘进速度, 将刀头向上和向下部分的力是大致相同的, 以减少护盾的现象。

(4) 加强土壤改良和管理:在进洞前仔细维护注泡沫和泥浆体系, 确保系统正常。根据地层特点, 发泡剂用量适宜56L环。洞组稳定性差, 要严格控制渣量和掘进速度的相对平衡, 加强对压载土的组成和土壤水分的观测, 及时停止处理异常。

(5) 确保铰链密封和盾尾密封的防水效果。在进入洞前, 必须仔细检查、维护和调整铰链密封和盾尾密封, 并在开挖过程中严格控制各铰油缸的行程, 以保证铰链密封的效果。加强盾尾刷密封注脂检查, 确保密封效果的密封。

(6) 段底注浆应结合同步灌浆和二次灌浆, 用水泥砂浆灌浆, 二次补灌用水泥水玻璃双浆。根据工程地质条件, 合理调整和控制灌浆压力和灌浆量。根据施工监测的结果, 及时进行必要的补充灌浆, 防止段纵通道的形成。

(7) 做好喀斯特洞洞施工应急预案。该项目位于喀斯特石灰岩地区的断裂带, 喀斯特地下水处于压力之下, 水分丰富, 灌浆可能无法防止喀斯特地下水渗流, 容易产生突涌泥或地表塌陷情况。因此施工前必须做好应急处理计划, 准备必要的救援物资和设备。

5 结束语

通过南宁地铁2号线金乡站盾构隧道洞口工程, 对喀斯特溶洞、溶洞充填物及围岩承载能力、渗透系数进行了分析比较, 采用不同的处理方法对不同的溶洞进行了确定, 对喀斯特溶洞处理平面布置的灌浆孔、溶洞施工顺序、灌浆处理加固效果进行检查, 对盾构隧道的相应措施进行了总结。通过喀斯特洞的加固处理, 盾构机是安全顺利通过喀斯特开发区。盾构隧道穿越喀斯特地区表面的左线2.7cm累计最大沉降监测中、右线2.6cm、最大变化速率1.9mm/d, 周边建筑物及地下管线监测情况良好;区间隧道成洞情况, 左线平面偏差+42mm、高程偏差-20mm, 右线平面偏差+38mm、高程偏差+16mm。充分证明处理方案的合理性, 达到了预期要求。

参考文献

地铁隧道穿越岩溶区的综合治理 篇5

隧道底板及以下岩溶发育,地下水极为丰富,连通性极强,洞身及顶部以上基本为粉质粘土层,遇水软化,当土层压力小于岩溶水压力时,易被击穿发生突水现象。

岩溶类型有溶沟、溶斗、溶洞。基岩顶面表现为溶沟和溶斗;浅部基岩存在数十个规模不大、洞高0.2 m～2 m的小溶洞,溶蚀缝、蜂窝状溶蚀现象非常发育;深部基岩存在数个规模较大的大型溶洞,最大洞高3 m～9 m,施工区域内平面延伸7 m～30 m。地下水主要为岩溶水,溶洞涌水的稳定流量最大可达105.25 m3/h。

2 总体方案

2.1 设计概况

本次方案为广州地铁二号线三元里折返线隧道后续段工程,里程为ZDK18+175.898～ZDK18+260.5,总长84.602 m。其中里程ZDK18+175.898～ZDK18+200.5为暗挖隧道,里程ZDK18+200.5～ZDK18+260.5为明挖隧道。

2.2 溶洞处理

2.2.1 溶洞处理方案

溶洞填充要求:1)溶洞填充采用地面注浆或混凝土进行填充。2)对于浅部基岩的溶洞,由于无填充物,为减少水泥浆用量,填充时可先灌注中粗砂再安装注浆管,然后再采用压浆办法填充孔隙。3)注浆材料宜通过现场试验确定选用水泥砂浆或混凝土。4)岩层中会存在宽窄不同的裂隙,开始压浆时可采用稀浆灌注,以防细裂隙被浓浆堵塞,然后根据具体情况逐步提高灌浆压力、浆液浓度,实现逐步填充空隙和封闭残余的微细裂隙。5)对于溶斗,由于均有充填物,对其处理主要是进行地层加固处理,地层处理时可使用高压劈裂灌浆办法。

2.2.2 明挖隧道的基底处理

1)基坑范围以内的基底处理采用旋喷法工艺,在土体中形成一道水平止水帷幕,止水帷幕的厚度为2.5 m。旋喷桩桩径取1 m左右。2)喷桩的施工待基坑开挖至±0.000高程处开始进行施作。旋喷桩不仅要求实现互相咬合,而且其抗压强度要求达到5 MPa(见图1)。

2.2.3 暗挖隧道的止水帷幕的施工

1)在ZDK18+200.5处打设超前注浆孔进行注浆止水,注浆采用袖阀管分段注浆法。其位置可根据钻机的情况作调整,注浆管长度24 m。2)孔注浆施工工艺要求。a.注浆管间距原则上按环向1.5 m考虑,现场可根据实际情况进行调整。b.袖阀管与钻孔壁之间用套壳料置换孔内泥浆,以防止注浆过程中孔口浆液溢出。c.注浆压力:1 MPa～3 MPa,水泥浆:水灰比按0.6～1.1考虑,具体参数应根据现场情况进行调节和控制。d.在钻孔过程中应做好详细的钻孔记录,对钻孔进行地质描述,从而指导下一步的隧道施工。

在暗挖隧道的止水帷幕和明挖隧道的基底处理的施工之前,应提供溶洞填充处理的注浆成果统计结果及其分析报告,以便于决定基底处理措施和超前注浆措施的取舍或调整有关技术措施,如旋喷桩的长度、桩径等。

3 填充溶洞、溶沟溶斗处理的方法与参数

3.1 溶洞填充

在溶洞填充之前,先进行溶洞放样,然后按照孔间距1.5 m布置钻孔,钻孔直径130 mm;当钻孔至设计位置后,下导管,灌注砂浆。采用混凝土输送泵泵送入孔,输送泵与导管之间采用变径连接。溶洞填充的方法如图2所示。1)钻孔。a.浅层小溶洞钻孔。对于延伸不超过5 m的小溶洞钻设两个或三个钻孔,当一个孔灌注时,其他孔作为出气、出水孔,同时也作为检测砂浆填满程度的检测孔;对于延伸大于5 m的浅层小溶洞,布置多个钻孔。b.深层溶洞的钻孔。溶洞并不是一个完整的空腔,而是有很多的溶蚀缝和蜂窝状溶蚀。为防止钻孔间距过大造成漏填和填充不饱满,孔间距1.5 m,梅花形布置。采取跳孔施钻,把其中一孔作为填充孔,其他钻孔作为出气孔和观测孔;而后视所填砂浆流动半径及填充高度确定加密孔距及孔深。2)灌注砂浆。a.施工方法。当钻孔达到设计深度后,停止钻进;清孔后下导管,准备就绪后灌注砂浆,分段提升导管直至溶洞口;当砂浆返浆至地面时停止灌浆,抽出导管,埋设注浆袖阀管,并用套壳料封孔。b.工艺参数。砂浆灰砂比3∶8,水灰比0.5～0.8。为防止砂浆泵送时离析,适当掺入膨润土或粉煤灰;套壳料选用水泥、膨润土混合浆。3)袖阀管注浆。为确保填充密实,待填充砂浆达到一定强度后进行袖阀管注浆。

3.2 抽取岩芯

溶洞处理完毕后进行抽芯取样,抽查填充溶洞的填充状况。抽芯的位置选在溶洞顶的最高点处。根据抽芯的质量情况来决定下一步是否需要进行进一步的压浆处理。

3.3 溶斗的处理

溶斗处理的方法是袖阀管高压劈裂注浆。

1)钻孔。坚持一孔多用的原则,尽量利用溶洞填充时的钻孔,钻孔平面位置位于溶斗范围内,深度按物探结果进行控制。2)注浆施工工艺。通过钻杆灌入封闭泥浆(套壳料)→插入袖阀管→插入芯管→开环注浆→冲洗袖阀管和芯管。套壳料要求粘度达到80 Pa·s～90 Pa·s,7 d抗压强度达到0.3 MPa～0.5 MPa,套壳料的制作以膨润土为主,水泥为辅,要求脆性高,收缩性小。套壳料凝固3 d～5 d后可开环注浆。袖阀管和芯管应清洗以便重复注浆。注浆材料选用425号普通硅酸盐水泥,水泥浆液水灰比取0.8～1。注浆终压取3 MPa～4 MPa,开环压力稍大于初压。注浆压力逐步升高,达到设计终压并稳压30 min,进浆量一般小于0.4 L/min以下。3)封口。当溶洞填充、袖阀管注浆完毕,应将所有钻孔全部封口,封口采用单液浆泵泵送水泥浆封口。

3.4 抽水试验

溶洞、溶斗处理完毕后进行抽水试验,根据抽水试验的结果来判断溶斗处理的效果。

4 结语

三元里折返线后续段施工,成功的运用了充填法、旋喷桩、灌注桩、注浆等技术处理岩溶发育地层,使隧道沉降及今后地铁运营的危害得到解决,使穿越岩溶区的城市地铁隧道能够安全、稳妥的实施,降低了工程成本,实用性强。

参考文献

[1]杜嘉鸿.地下建筑注浆工程简明手册[M].北京:科学出版社,1998.

[2]地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.