洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法与流程

本发明涉及轨道交通隧道，具体地指一种洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法。

背景技术：

1、随着各大城市轨道交通工程建设的迅猛发展，遇到的不良地质情况越来越多，其中以灰岩、白云岩这类可溶岩为代表的不良地质，在各个地区层出不穷。

2、目前，岩溶探查方法主要为钻探、坑探、物探，其中物探主要包括电磁波ct探测、电阻率法、高密度电法、地质雷达、浅层地震法等。岩溶处理方法分为多种，需根据场地条件、溶洞大小、距离长短等因素综合确定，如充填、洞内架桥等方法。在轨道交通工程建设中，受制于溶洞大小、工程埋深及周边环境等因素，岩溶物探探查方法以电磁波ct探测最为常用。岩溶处理方法主要为“先地面探查、后地面充填”，该方法已成功应用于各地轨道交通的建设中，如附图1～2所示。附图1为地面钻孔充填岩溶的平面布置图，附图2为地面钻孔充填岩溶的剖视布置图。附图1～2中，2表示溶洞，7表示地面，6表示盾构隧道。

3、“先地面探查、后地面充填”处理方法的前提是：地面钻孔探查，结合钻孔采用电磁波ct探测扫描。钻孔、电磁波ct探测均需要一定的地面场地条件，只有在地面或地下没有障碍物的情况下，才能够进行地面垂直钻孔，且钻孔之间的净距不大于30m。考虑到钻孔经济性和扫描精度要求，常用的钻孔净距一般为20～25m，超出该范围，则现有设备的精度不足于支撑探查岩溶空洞。“先地面探查、后地面充填”处理方法在应用时，常常受制于地面建构筑物无法布置垂直钻孔，现有钻孔技术可将垂直钻孔适当倾斜以满足电磁波ct探测要求，但仍然要求钻孔之间的净距不大于30m。

4、但是，在实际工程中，“先地面探查、后地面充填”处理方法还存在以下问题：第一，若遇到地面有大面积的建构筑物时，需要先将地面建构筑物拆除后，方可进行岩溶探查，这将导致大量建构筑物的拆迁，增加工程投资和社会稳定风险；第二，在部分工程中，虽然地面钻孔布置具备条件，但常常因为地面钻孔场地征用困难，无法进行电磁波ct探测扫描。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足之处，本发明提出一种洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法，适用于由于地面建筑物的存在而无法进行岩溶探查、或者由于地面钻孔场地征用困难而无场地作业条件的各类隧道岩溶处理。

2、为达到上述目的，本发明设计一种洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

3、s1)在可能存在溶洞的隧道范围内，选取远离地面建筑物的场地开挖临时竖井；

4、s2)在临时竖井内部，朝向可能存在溶洞的方向，开挖横向布置的导洞，所述导洞的中心线与后期拟建设的盾构隧道的中心线保持同一高程；

5、s3)在导洞洞内四周实施径向注浆加固，对周边地层进行充填，当钻孔过程中遇到溶洞时，实施岩溶填充注浆控制标准；当钻孔过程中未遇到溶洞时，实施灰岩填充注浆；

6、s4)充填完所有的溶洞后，对导洞和临时竖井进行低标号混凝土回填，使回填体的强度达到后期盾构掘进要求；

7、s5)采用盾构掘进方式，完成盾构隧道的建设。

8、进一步地，s1)中，所述临时竖井横截面为矩形，所述临时竖井采用竖井格栅钢架和竖井锚杆的支护结构，所述竖井格栅钢架的钢筋和竖井锚杆的杆体均采用玻璃纤维筋。

9、更进一步地，s1)中，采用倒挂井壁的开挖方式开挖临时竖井至指定高程，开挖过程中，每开挖0.5～1.0m，架设一榀竖井格栅钢架，并将竖井格栅钢架与竖井锚杆搭接牢固，其中竖井锚杆支护的环纵间距为0.5～1.0m*1m。

10、进一步地，s2)中，所述导洞截面为马蹄形，所述导洞采用喷混凝土、导洞锚杆、钢筋网、导洞格栅钢架的支护结构，所述导洞锚杆的杆体、钢筋网的钢筋、导洞格栅钢架的钢筋均采用玻璃纤维筋。

11、更进一步地，s2)中，采用暗挖法施工导洞至辐射所有溶洞，开挖过程中，每开挖0.5～1.0m，架设一榀导洞格栅钢架和钢筋网，并将导洞格栅钢架与导洞锚杆搭接牢固，及时喷射混凝土，其中导洞锚杆支护的环纵间距为0.5～1.0m*1m。

12、进一步地，s3)中，在导洞四周布置径向注浆孔，相邻注浆孔间距为2.0*2.0m，每个注浆孔延长至后期拟建设的盾构隧道外围向外3～4m；注浆钻孔采用d76；注浆管的材质选用塑料材质，断面为42mm，壁厚为3mm，中间开孔为8～10mm，开孔间距为0.5～1.0m。

13、更进一步地，s3)中，所述岩溶填充注浆控制标准为，当同时满足以下规定时，方可结束灌浆作业：第一，在最大设计压力下，灌浆孔段注入率不大于1.0l/min时，延续灌注20min后可结束灌浆作业；第二，灌浆全过程中，若灌浆时间超过2h，灌浆量超过100m3，停止灌浆。

14、进一步地，s4)中，采用c10-c15低标号混凝土回填导洞和临时竖井。

15、本发明的优点在于：

16、1、本发明在远离建筑物的地面开挖临时竖井，作为人工作业面；然后在临时竖井内部，朝向可能存在溶洞的方向，人工暗挖横向布置的导洞，并使导洞的中心线与后期拟建设的盾构隧道的中心线保持同一高程；导洞开挖完成后，在导洞洞内四周施工径向注浆孔，边探边灌，从而将导洞(隧道)周边可能存在的溶洞等空洞填充完成；最后对导洞和临时竖井进行回填，为后续的隧道掘进提供安全稳定的均匀地层；克服在灰岩、白云岩这类可溶岩为代表的岩溶地层表面进行电磁波ct探测扫描、地面钻孔回填的场地征用困难问题。

17、本发明洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法，适用于由于地面建筑物的存在而无法进行岩溶探查、或者由于地面钻孔场地征用困难而无场地作业条件的各类隧道岩溶处理，满足后期盾构隧道建设时，隧道周边地层需要稳定的要求。

技术特征：

1.一种洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法，其特征在于：s1)中，所述临时竖井(3)横截面为矩形，所述临时竖井(3)采用竖井格栅钢架(3-2)和竖井锚杆(3-1)的支护结构，所述竖井格栅钢架(3-2)的钢筋和竖井锚杆(3-1)的杆体均采用玻璃纤维筋。

3.根据权利要求2所述的洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法，其特征在于：s1)中，采用倒挂井壁的开挖方式开挖临时竖井(3)至指定高程，开挖过程中，每开挖0.5～1.0m，架设一榀竖井格栅钢架(3-2)，并将竖井格栅钢架(3-2)与竖井锚杆(3-1)搭接牢固，其中竖井锚杆(3-1)支护的环纵间距为0.5～1.0m*1m。

4.根据权利要求1所述的洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法，其特征在于：s2)中，所述导洞(4)截面为马蹄形，所述导洞(4)采用喷混凝土、导洞锚杆(4-1)、钢筋网、导洞格栅钢架(4-2)的支护结构，所述导洞锚杆(4-1)的杆体、钢筋网的钢筋、导洞格栅钢架(4-2)的钢筋均采用玻璃纤维筋。

5.根据权利要求4所述的洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法，其特征在于：s2)中，采用暗挖法施工导洞(4)至辐射所有溶洞(2)，开挖过程中，每开挖0.5～1.0m，架设一榀导洞格栅钢架(4-2)和钢筋网，并将导洞格栅钢架(4-2)与导洞锚杆(4-1)搭接牢固，及时喷射混凝土，其中导洞锚杆(4-1)支护的环纵间距为0.5～1.0m*1m。

6.根据权利要求1所述的洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法，其特征在于：s3)中，在导洞(4)四周布置径向注浆孔，相邻注浆孔间距为2.0*2.0m，每个注浆孔延长至后期拟建设的盾构隧道(6)外围向外3～4m；；注浆钻孔采用d76；注浆管的材质选用塑料材质，断面为42mm，壁厚为3mm，中间开孔为8～10mm，开孔间距为0.5～1.0m。

7.根据权利要求6所述的洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法，其特征在于：s3)中，所述岩溶填充注浆控制标准为，当同时满足以下规定时，方可结束灌浆作业：第一，在最大设计压力下，灌浆孔段注入率不大于1.0l/min时，延续灌注20min后可结束灌浆作业；第二，灌浆全过程中，若灌浆时间超过2h，灌浆量超过100m3，停止灌浆。

8.根据权利要求1所述的洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法，其特征在于：s4)中，采用c10-c15低标号混凝土回填导洞(4)和临时竖井(3)。

技术总结
本发明公开了一种洞内处理岩溶的盾构隧道施工方法。该方法包括如下步骤：选取远离地面建筑物的场地开挖临时竖井；在临时竖井内部，开挖横向布置的导洞，所述导洞的中心线与后期拟建设的盾构隧道的中心线保持同一高程；在导洞洞内四周实施径向注浆加固，对周边地层进行充填；充填完所有的溶洞后，对导洞和临时竖井进行低标号混凝土回填，使回填体的强度达到后期盾构掘进要求；采用盾构掘进方式，完成盾构隧道的建设。本发明适用于由于地面建筑物的存在而无法进行岩溶探查、或者由于地面钻孔场地征用困难而无场地作业条件的各类隧道岩溶处理，满足后期盾构隧道建设时，隧道周边地层需要稳定的要求。

技术研发人员：朱敏,章铁军,陈攸喆,徐琛,邱滟佳,李义成
受保护的技术使用者：长江勘测规划设计研究有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5