浅埋暗挖岩溶隧道下穿河流施工技术 马 辉 ，陈理想 ，陈寿根 （１．中铁二局集团公司，四川成都６１００３１；２．西南交通大学，Ｉ￣ｔＪＩＩ成都６１００３１） 【摘一要】 近年来随着我国经济的快速发展，越来越多的城市开始修建地铁以缓解城市交通压力。隧 道施工技术的进步也使一些处于复杂地质条件下的地铁修建具有了现实可能性，在岩溶地区修建地铁就是 例。我国喀斯特地貌所占国土面积比例虽然很大，但在该地貌条件下修建地铁隧道的实例极少，在喀斯特 地貌条件下区间隧道长距离平行下穿河流更是罕见。文章结合贵阳轨道交通ｌ号线第六工作段下穿河流 （长约２５４ ｍ）的施工工程实例，探讨了岩溶地区地铁隧道下穿河流施工技术，可为以后类似工程的修建提供 借鉴和参考。 【关键词】施工技术；岩溶隧道； 下穿河流；城市地铁 【中图分类号】Ｕ４５５．４９ 【文献标志码】Ｂ 支护。在初衬中采用喷射混凝土、钢筋网加密、加强支护和 初支背后注浆的方式提高初衬的强度，以加强对围岩变形的 １工程概况 贵阳轨道交通一号线全长３４．０ ｋｍ，其中地下线长２７．０ ｋｍ，共设有２３座车站。因市中心高层建筑较多，河道两岸 ２０ ｍ范围内建筑较少，故中山路站～人民广场站区间线路 在设计时采用了下穿河流的方式以减少对周边建筑的影响。 区间隧道线路与南明河斜交，右线下穿长度约１９０ ｍ，左线下 穿长度约２５０ ｍ，隧道拱顶与河床底部垂直距离约７．８ ｍ，左 右线最小间距为１３ ｍ，下穿段为两个单洞单线马蹄形断面结 构。 控制。施作二衬时采用防水混凝土等方式提高抗渗等级。 下穿河流段隧道经施工进度安排，选择在河水枯水期的 秋、冬季和春季进行施工，同时通过开启上游翻板坝的方式 控制上游来水量，降低河道水位。在条件允许情况下进行河 水导流施工，保证位于开挖工作面顶部的河道一定范围内无 水，还可对隧道通过区段河底进行临时铺底，防止河水下渗。 ２．１全断面帷幕注浆技术 隧道下穿河流段地层依次为淤泥质土、中风化泥质白云 岩和泥质石灰岩。泥质石灰岩为灰色，中厚层状，节理裂隙 较发育，岩体较破碎。中风化泥质白云岩呈灰白色，中厚层， 节理裂隙较发育，岩体较破碎，偶见小溶孔、晶洞，钻孔岩芯 多呈碎块状、短柱状、柱状。经前期地质勘查，该区间段地下 岩体多为两种岩石的互层结构，在两者交界面极易因地下水 的侵蚀作用产生溶槽和溶洞，岩溶属于强发育。 结合区域水文地质资料，该下穿河流段地下水类型为碳 酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水、第四系松散含水层孔隙水。拟 建场地具有碳酸盐岩分布广、含水层厚度大、地下水埋藏浅、 帷幕注浆技术是利用注浆处理加固地基或围岩，并可形 成防水帷幕的一门施工技术，可提高注浆段的围岩自稳能 力，封闭掌子面，填充围岩裂隙及可能存在的岩溶通道，切断 河道流水和地下水与掌子面的联通关系…。在近５０ ａ的各 种土木工程施工中，帷幕注浆技术在解决工程的堵水难题中 有着众多的成功例子。 根据以往工程经验、技术总结 和本工程所处地质条 件，经综合考虑确定与河流斜交下穿的区间（中山路站～人 民广场站）注浆范围为下穿河流段再向两岸各延伸３０ ｍ，与 河流正交的隧道区间（人民广场站一火车站站）注浆范围为 水量丰富等特点，一般泥质石灰岩、泥质白云岩地段以裂隙 溶洞水和岩溶管道水为主，但水量分布极不均匀，岩溶发育 段水量较大，规律性差。地表水体可能通过裂隙岩溶管道下 河流宽度５０ ｍ与两岸各１０ ｍ的延长段。注浆范围为隧道 开挖线以外４ ｍ，每个注浆段长度为１６ ｍ（图１），根据围岩及 渗漏水情况，注浆加固每循环可调整到２０ ｍ。一个注浆段完 成后预留３ ｍ的不开挖段作为下一注浆段的止浆岩盘。首 渗补充给地下水，周边地下水以南明河为排泄基准面，两者 紧密联系。在隧道掌子面掘进到与南明河北岸水平距离为 ３２ ｎｌ时出现涌水问题，且当河水水位上升时涌水量增加。该 处隧道涌水经水质检验证实与南明河水质一致，说明河水通 过岩石裂隙、岩溶管道等方式补给隧道开挖面的地下水。 次注浆时采用喷射混凝土作为止浆墙，喷混凝土厚度３０ ｅｍ。 帷幕注浆段采用人工、机械开挖，每循环进尺０．５ ｍ。 预注浆方法主要有自掌子面向内的逐段前进式灌注法、 自内而外的后退式灌注法、综合灌注法、全孔一次灌注法 等 。考虑到帷幕注浆段岩层不稳定和河水对地层的影响， ２下穿河流段隧道施工技术 本工程下穿河流段隧道施工包括洞内施工和洞外措施 两部分。对隧道下穿段以全断面帷幕注浆的方式在开挖之 前人为提高围岩等级，隧道以人工、机械的方式开挖，严格控 制施工对上覆岩体的扰动。利用注浆小导管方式进行超前 ［定稿日期］２０１５—０３—１１ ［作者简介］马辉（１９７１～），男，博士，高级工程师，从事 高速铁路建设技术和建设管理工作。 １９０ 四川建筑第３５卷４期２０３５．８ 四川建筑 ３５卷４期２０１５ ８ １９１ 喷混凝土采用Ｃ２５，厚度为２８ ｃｍ，全环设置。钢筋网采用西８ 钢筋，构成２０ ｅｍ×２０ ｅｍ网格，全环设置，钢筋网与锚杆尾 端连接牢固。为控制沉降，加强支护采用Ｉ ２０ｂ型钢钢架，全 环设置，纵向间距０．５ ｍ。 间调整在枯水期、水量很小的春、秋季和冬季，可以减少河道 水流对隧道施工可能造成的不利影响。施工期间利用河道 中原有水利设施，通过与河道管理部门的协调，开启上游翻 板坝的方式降低河道水位。 河水导流可以从源头切断区间下穿施工时的涌水、涌泥 初期支护施工时在拱墙范围内预埋钢花管作注浆管，壁 厚为４．０ ｍｍ，注浆管间距１．０ ｍ×１．０ ｍ，梅花形布置。当初 期支护闭合成环一定长度后，即对初支背后压注超细水泥 浆；开挖后地下水出露较多地段、初支及回填注浆后仍有渗 漏水地段应视具体情况向衬砌背后更深层围岩进行注浆。 为提高二衬混凝土抗渗等级，采用５０ ｏｍ厚Ｃ３５防水钢筋混 凝土，抗渗等级为Ｐ１２。仰供填充采用Ｃ２０混凝土。 ２．３溶洞处治措施 风险。根据相关规范要求，当河面宽度较小、无通航和泄洪 要求，水深３．０ ｍ以内、流速在１．５ ｍ／ｓ以下，且河床土质渗 水性较小时，可在水中施做土袋围堰。本次施工采用本方法 对河道进行导流施工，确保隧道开挖掌子面对应上方河道范 围无水。 在地质详勘工作中，有地质钻孔布置在隧道正上方，钻 孔打穿隧道至隧道底部以下。钻孔直径１１０ ｍｍ，深度约 ３１．５ ｍ。勘察单位对钻孔采取了钢花管灌注水泥砂浆。为 预防因地质钻孔封堵不密实而诱发涌水险情，施工中加强钻 孔附近地段可能突然涌水的探测，采取超前钢花管注浆封堵 措施。 根据地质勘察资料及前期施工地质揭露情况，施工过程 中有极大可能会遇到充填型溶洞、溶腔，容易发生塌方及涌 水涌泥的现象，若打通河流下渗通道，则有可能引起河水倒 灌隧道，引发严重后果。为确保隧道施工安全，减少不同地 层之间的差异沉降，预防施工后岩溶的进一步发展。对施工 因下穿河流段地质条件较差，河道两侧有排污管道等市 政基础设施，在隧道施工过程中通过增加监测频率、加密布 设于地表和周边建筑物测点等方式加强监控量测力度，为隧 中遇到的溶洞进行专门处理。 溶洞处理根据施工特点并结合岩溶与隧道的相对关系 和周边环境，针对不同的溶洞形式（空洞、填充物的力学指标 的不同）采取不同的处理方法。施工处理范围主要为隧道轮 道下穿河流过程中可能产生的不利影响进行及时预警；利用 ＴＳＰ、地质雷达、超前探孔等方式对掌子面前方地质情况进行 长、短距离预报，指导隧道施工。 廓线外５ ｍ之内的溶洞。掌子面附近不同位置溶洞的具体 处理方法见图３。 预埋洼鼗管 ３结束语 考虑到岩溶这一特殊地质情况并结合工程实际，本文介 绍了地铁隧道下穿河流段的施工技术。全断面帷幕注浆技 术是岩溶处理的主要方法，通过提高初衬和二衬的参数，强 化隧道结构的防水能力，在开挖揭露到溶洞时进行专门处 理。施工时实际具体参数可根据工程经验做相应调整。这 些措施提高了隧道下穿河流段的施工可靠度。 参考文献 ［１］刘德强，宋战平．岩溶隧道帷幕注浆止水技术及施工［Ｊ］．水利 与建筑工程学报，２００７，５（３）：３８—４２． ［２］ 张旭东．岩溶隧道帷幕注浆施工技术标准的探讨［Ｊ］．铁道标 准设计，２００５（１）：１５—１７． ［３］王新年．隧洞预注浆技术及其设计方法介绍［Ｊ］．山西水利科 图３溶洞处理方法 技，１９９５（２）：５２—５５，７９． ２．４洞外处理措施 ［４］李茂文，陈寿根，刘建国，等．下穿布吉河盾构施工关键技术研 通过工程施工进度及时间的安排，下穿南明河段施工时 究［Ｊ］．四川建筑，２０１０，３０（４）：２１５—２１９． ｌ９２ 四川建筑第３５卷４期２０１５．８
