1、1泥水盾构隧道穿越溶洞发育区地层预处理技术研究摘要：依托长沙市轨道交通 3 号线盾构隧道穿越湘江岩溶发育区工程项目，通过现场原位注浆试验，提出了一套泥水盾构隧道穿越溶洞发育区地层预处理技术，该技术主要包括注浆材料选择、注浆参数优化、注浆工艺选定和注浆效果检测方法。现场试验表明，采用提出的泥水盾构隧道穿越溶洞发育区地层预处理技术可行，施工后地层渗透系数降至10-4cm/s，加固体强度可达 2MPa，可为类似工程提供借鉴。 Abstract： Relying on Changsha City Railway Line 3 Shield Tunnel across the Xiangjiang Ri
2、ver Karst Development Zone project， through in-situ grouting test， this paper puts forward a set of slurry shield tunnel passing through karst development zone formation pretreatment technology， which mainly includes grouting material selection， grouting parameter optimization， grouting technology s
3、election and grouting effect detection methods. The field test shows that the method is feasible， and the formation permeability coefficient is reduced to 10-4cm/s after construction， and the solid strength can reach 2MPa， which can provide reference for similar projects. 关键词：泥水盾构；水下岩溶；地层预处理；注浆技术 2K
4、ey words： slurry shield；underwater karst；formation pretreatment；grouting technology 中图分类号：TU45 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）24-0148-03 0 引言 随着城市地下工程的发展，不可避免的出现了盾构穿越水下岩溶发育区，而岩溶作为复杂并且可形成极大危害的不良地质，给盾构隧道的修建带来极大的风险。盾构机在穿越岩溶地段时，极易发生盾构栽头、岩溶突泥（水）等工程事故，工程上常采用压力注浆进行预处理。现阶段，工程师们已提出一些岩溶注浆材料1-3和注浆工法4-11，但对于盾构隧道水下
5、岩溶注浆的工法及材料鲜有报道。因此，有必要针对盾构隧道施工地层处理要求，研究可行的盾构隧道穿越岩溶发育区地层预处理技术。本文以长沙市轨道交通三号线越江段现场原味试验为背景，提出一种泥水盾构隧道穿越溶洞发育区地层预处理技术，并探讨该技术的主要施工难点、重点，以期为该工艺后续大规模现场施工提供指导。 1 工程概况 本标段为长沙市轨道交通 3 号线一期工程 SG-5 标段，包含一站一区间，即灵官渡站和阜埠河站灵官渡站区间，区间在橘子洲梅园和湘江西河汊有溶洞发育。根据广东省地质物探工程勘察院提供的工程勘察报告，在 CK15+798.2右 CK16+119.58，存在长度约 323m 为岩溶发育区。地层
6、为填土、粉砂、卵石、粉质粘土，基岩主要为白云质灰岩、砂岩、砾岩。溶洞为 112 层串珠状发育，溶洞顶板埋深最浅的为 2.5m，溶洞3顶板埋深最深的为 45m，其中有 3 个溶洞洞高大于 6m，最高洞高达22.46m，溶洞多数有充填，充填物主要为砂、卵石及粘性土，部分为空洞。溶洞发育区溶洞密集分布，溶洞与湘江有通道联系，岩溶/裂隙水与江水互为连通，具有承压性，具体见图 1。 2 现场原位试验 2.1 场地布置及材料选取 隧道在穿越湘江时需通过岩溶段，为方便岩溶段注浆试验的进行，故选取试验段施工场地位于橘子洲梅园内。本次选取右 DK16+074右DK16+084 段为试验段，沿隧道垂直方向 29m
7、，钻孔注浆分为止浆岩壁注浆及内部注浆，止浆岩壁的钻孔间距为 1.51.5m，内部注浆钻孔间距为22m，钻孔呈梅花型布置，两侧平面位置为隧道边线外 5m，试验段区域布置如图 2 所示，试验段所用材料见表 1。 2.2 施工工艺及结束标准 2.2.1 注浆原则 试验段注浆施工遵循先进行止浆岩壁注浆，再进行内部注浆的原则。进行试验段岩壁注浆施工时，注浆孔由外侧以此向内侧跳孔注浆；进行内部注浆时，先进行隧道上方注浆孔注浆，再进行左右线隧道止浆注浆孔注浆，注浆施工顺序如图 3 所示。 2.2.2 施工流程 掺和注浆材料采用两台注浆泵注浆，一台注水泥浆，一台注新型速凝环保材料，通过注浆管在孔口混合，其余注
8、浆材料通过一台注浆泵进行施工，通过档位控制流量。注意控制注浆压力，注浆压力稳定后，向4上提管继续注浆。每排孔采用间隔注浆逐渐加密的方式，主要施工如图4 所示。 2.2.3 注浆结束标准 试验段溶洞注浆加固处理采用注浆压力及注浆量双控指标，为确保注浆效果，保证盾构机顺利通过，注浆过程以注浆压力控制为主，注浆量以延米总注浆量进行控制，具体注浆压力控制值见表 2，现场施工见图5。 3 效果检测 注浆施工结束后，经现场物探、灌后取芯、抽水试验等表明，抽芯检测孔取芯芯样完整连续，且加固体强度均大于 1MPa，加固土体的渗透系数为 10-4cm/s，注浆达到了预期效果，现场测试见图 6。 4 结论 内部注
9、浆水泥浆水灰比 1：1 与 1.2：1 均可以达到注浆填充效果，且填充率无较明显差异，水灰比 1.2：1 的水泥浆注入快速，施工方便，后续内部注浆采用水灰比 1.2：1 的水泥浆进行施工；新型环保材料双液浆能起到止浆的效果。 试验段注浆施工遵循先进行止浆岩壁注浆，再进行内部注浆的原则。进行岩壁注浆施工时，注浆孔由外侧以此向内侧跳孔注浆；进行内部注浆时，先进行隧道上方注浆孔注浆，再进行左右线隧道止浆注浆孔注浆。试验段溶洞注浆加固处理采用注浆压力及注浆量双控指标，为确保注浆效果，保证盾构机顺利通过，注浆过程以注浆压力控制为主。 参考文献： 51张旭东.关于岩溶隧道帷幕注浆材料选择的探讨J.地下空间
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