南宁地铁体育中心东站至良庆大桥南站区间岩溶地段盾构施工出土量异常处理施工分析

南宁地铁体育中心东站至良庆大桥南站区间岩溶地段盾构施工出土量异常处理施工分析

方坚权

广东重工建设监理有限公司 广东省广州市 510000

摘要：随着岩溶地区地铁工程的修建，岩溶的存在增加了地铁隧道施工的难度，影响隧道的结构稳定，容易诱发岩溶塌落进而导致地面沉降，在岩溶地区修建过程中遇到的岩溶问题愈来愈多。广西是典型的喀斯特地貌地区，南宁地铁修建频遇岩溶发育段，而岩溶洞穴、岩溶水、洞穴填充物及岩溶塌陷是该地区主要的四种危害，如果对它们勘察不到位，必然导致预处理的不完善，施工过程遇到突发事件，盲目掘进施工过程中可能对盾构法隧道众多安全性及质量问题。

关键词：岩溶；盾构隧道；注浆；溶（土）洞

引言

地铁隧道作为一种线性建筑物，在修建过程中历经不同的地质环境地段，特别是在岩溶地区，地质环境复杂多样，各类岩溶危害并不是单独存在，而是互相影响、互相作用，溶（土）洞施工，盾构机可能因下部失去地层承载力而陷落，造成严重的安全质量事故，或可能导致地铁区间稳定性问题，甚至可能引发岩溶塌陷；岩溶地下水可能导致隧道渗漏水问题也会引起地面塌陷，本文介绍南宁地铁4号线体育中心东站～良庆大桥南遇到土洞施工处理案例。

1、工程概况

南宁市轨道交通4号线一期工程施工体育中心东站～良庆大桥南站区间（以下简称体～良区间），体～良区间沿五象大道敷设，沿线地形较平坦，由西向东地面高程80.92～82.6m，地下水位埋深3.7m～19.2m。区间起止里程为K18+457.735～K19+309.606，区间长度为851.871m，线间距14.00~16.00m，线路由一段直线和两段曲线构成，最小曲线半径为R450m，线路埋深9.5m~16.3m。

2、出土量异常情况

体～良区间左线盾构2018年4月12日晚班20:00时；在掘进第319环施工过程中，油缸行程至800-1200mm时，发现盾构出土量异常，为保证土仓压力稳定盾构机停止出土，最终第319环掘进完成后累积出土量为18m³，出土量远低于理论出土量，后及时拼装管片后，停止盾构后续掘进施工。

（1）第319环掘进参数：总推力：6900KN；刀盘扭矩：750-800KN*m；刀盘转速：1.5rpm；掘进速度：50-60mm/min；出土量：16m3；同步注浆量：7m3；注浆压力：4.7bar；土压舱压力（上下）1.0 bar、1.4bar。对比正常掘进参数：推力900-1000T, 刀盘扭矩：1000KN*m；刀盘转速：1.5rpm；掘进速度：50-60mm/min；出土量：56-58m3；综合分析对比第319环的掘进参数的总推力、刀盘扭矩及出土量远小于正常理论值。

（2）掘进前姿态偏差：水平（前点/后点）-15/-8mm；竖直（前点/后点）2/-2mm；掘进后姿态：水平（前点/后点）-8/-14 mm；竖直（前点/后点）-2/-8 mm；盾构机姿态正常。

3、原因分析

（1）左线盾构第319环隧道存在较大的土洞造成出土量异常。

（2）根据岩溶处理图纸显示距刀盘水平距离为9.1m，在左线隧道右侧；具体如下图1：

图1体良左线盾构与溶洞位置关系图

4、出土异常处理措施

（1）地面警戒

体良区间左线位于五象大道主车道上，来往车辆密集，一但路面因地铁施工出现塌陷对来往车辆造成事故，将势必造成恶劣的社会影响。针对可能发生因素，立即组织应急响应，在刀盘前后20m进行紧急封闭处理，后疏导交通。

（2）停机土仓保压

盾构停机后对土仓进行打气保压，并及时注入膨润土逐渐建压，做到填充前方可能存在的空间做到支撑稳住盾构机姿态，总共在土仓内注膨润土15次，累计注入62m3，仓压稳定在1.8bar，如表1所示。

表1 膨润土注入统计表

（3）地面注浆填充

4月16日晚开始在地面采用钻注一体机注水泥浆注浆1.2方，因串浆现象严重从而改用注入wss浆液，注浆配合比采用水玻璃：水泥浆1:1，采用后退式注浆，注浆压力为0.3-0.6mpa。

4月17日白班注浆10.8方，晚班注浆22.8方，截止4月18日白班11点注入4.8方；共计：38.4方。其中注浆浆液在地层间隙中流窜的性质，因加注浆点与刀盘距离太近，浆液容易窜进土仓，双液浆凝固时间快为防止糊住刀盘，期间应间断转动刀盘，4月17日晚班3:00时仓压开始上涨明显，仓压从1.7涨到2.17，此时注浆累计约22方，刀盘转动扭矩较小，工作油压为40-45bar，截至当天仓压稳定在2.7bar。

（4）地质补勘

为验证土洞的分布范围，对隧道线路范围进行补勘，具体地层揭露如下：

1#孔在隧道中心线上，在刀盘前方3米，深度25米，隧道底部6米，芯样显示1-5米为杂填土，6-17米为含砾粘性土，18-25.5为角砾土；

2#孔在隧道中心线上，在刀盘前方1.1米，深度27.2米，隧道底8.2米；芯样显示1-5米为杂填土，6-19米为含砾粘性土，20-23米为角砾土，土质较松软，24-26米未抽到芯样显示异常，27米为角砾土。

3#孔在隧道左侧结构边线处，在刀盘前方3.8米距隧道中心线4米，孔深27米，隧道底部8米；芯样显示1-5米为杂填土，6-24米为含砾粘性土，20-23米为角砾土，土质较松软，24-27为角砾土

4#孔在已成型隧道第310环隧道上方，孔深10米，隧道覆土13米；芯样显示1-5米为杂填土，6-10米为含砾粘性土。

同时为防止出现左线319环相同地质情况，左线线路中心线K18785-K18795里程位置补勘个孔5#孔、6#孔，孔深27米，芯样显示正常。

（5）监测量控

在发生出土异常在盾构施工影响范围内立即安排施工监测对刀盘前后进行沉降监测，监测频率为2h/次，期间监测数据均比较稳定；

（6）注浆处理效果检测

注浆完成后刀盘位置前方断面做跨孔CT进行检测，检测盾构隧道下方密实度，如图2所示。检测结论显示为注浆效果整体较好，未发现大规模软弱夹层等不良地质，但在ZK3’位置的A1处存在局部(规模约1m宽，1.5m高)的松散土体，局部存在松散后通过补充注浆填充盾构恢复后续掘进，盾构机顺利通过该段地层后实现隧道贯通。

图2第319环跨孔CT物探结果

结语

在面临复杂地质条件时，盾构法隧道施工前应充分熟悉地质地层及水文特性，全面分析地质情况，在面对岩溶发育地层可能出现的突水、突泥及溶洞（土洞）提前排除障碍，在施工过程中面对突发事件处理不当，盲目掘进可能造成安全事故，施工做好应选用合理的施工技术，做好安全管理，这样才能让隧道工程保质高效地推进。

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