復(fù)雜巖溶地層地鐵暗挖施工技術(shù)

張巖

摘 要：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在這樣的背景下，鐵路也獲得了很大的發(fā)展空間，并且逐漸成為了一些一線大城市發(fā)展中一項(xiàng)非常重要的設(shè)施。在地下進(jìn)行地鐵的開發(fā)是一項(xiàng)技術(shù)含量非常高的工作，尤其是在遇到復(fù)雜的熔巖地層時(shí)，就會(huì)給地鐵的開發(fā)和施工帶來(lái)巨大的阻礙，因此，解決這方面的問(wèn)題不僅面臨巨大的挑戰(zhàn)，還需要很大的經(jīng)濟(jì)投入。下面就結(jié)合具體實(shí)例對(duì)這方面進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：地鐵建設(shè)；復(fù)雜熔巖；地鐵暗挖；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）05-0059-02

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的鐵路建筑事業(yè)獲得了很大的發(fā)展空間，地鐵暗挖更是為城市的發(fā)展帶來(lái)很大的幫助，然而在遇到復(fù)雜熔巖地層時(shí)，則對(duì)該項(xiàng)技術(shù)提出了重大的挑戰(zhàn)；怎樣應(yīng)對(duì)這類地層的地鐵暗挖工作，給施工人員帶來(lái)了巨大的壓力。在如此嚴(yán)峻的困難面前，本文以大連207標(biāo)段為例對(duì)其進(jìn)行研究，以期為我國(guó)其他地區(qū)的同類工程建設(shè)提供一定的幫助和借鑒。

1 工程施工的具體地質(zhì)情況

在進(jìn)行地鐵暗挖施工前，要對(duì)具體的地形進(jìn)行勘察，很多時(shí)候地質(zhì)構(gòu)造是復(fù)雜多樣的，這一區(qū)域的地質(zhì)類型主要是第四系中更新統(tǒng)殘積層、第四系人工堆積層、下伏震旦系震旦系泥灰?guī)r層和第四系中更新統(tǒng)冰磧層，還有一些地區(qū)由于地表的構(gòu)造不同會(huì)呈現(xiàn)出一些專有的地層，例如大連地區(qū)的工程中還有中生代燕山輝綠巖、五行山群甘井子組白云質(zhì)灰?guī)r。

在施工的過(guò)程中，要對(duì)周邊的熔巖構(gòu)造和發(fā)育情況進(jìn)行仔細(xì)勘察，例如該地區(qū)在全線的熔巖分布過(guò)程中，不同型號(hào)熔巖體都有存在，而且發(fā)育的數(shù)量比較多，分布的垂直規(guī)律性還不清晰，很多熔巖以半填充或填充的形式存在，多以灰?guī)r的碎屑黏土和紅土的形式存在，呈現(xiàn)出明顯的軟塑、流塑或可塑的形態(tài)。熔巖的變化、起伏也是比較大的，巖層淺部的溶槽、溶隙和溝洞的發(fā)育都十分強(qiáng)烈，串珠在溶洞當(dāng)中存在，遇到孔的概率在勘察時(shí)達(dá)到50%，熔巖的發(fā)育以中等形式存在。

2 考察具體的水文情況

進(jìn)行水文考察對(duì)該項(xiàng)工程來(lái)說(shuō)同樣具有重要意義。以大連207標(biāo)段為例，該段的地下水依據(jù)賦存情況以基巖裂隙水為主，溶隙、基巖風(fēng)化裂隙和溶洞是這種水所賦存的主要位置，其水量非常多，面積大，比較穩(wěn)定的地下水位比較高，還具有承壓性的特征，一年當(dāng)中水位變化大概在1～3 m之間。有地下水聯(lián)系通道、黏土和風(fēng)化土填充在溶洞之中，還有一些溶洞以半填充的形式存在，個(gè)別的還有空洞的情況存在，這為工程降水和隧道的有效施工帶來(lái)了很大的壓力。在現(xiàn)階段施工過(guò)程中，發(fā)

現(xiàn)很多豎井的程度會(huì)到500 m3/h，甚至有的地區(qū)更高。

3 主要施工技術(shù)

3.1 施工時(shí)應(yīng)遵循的原則

探明一定范圍內(nèi)的溶洞發(fā)育情況。這個(gè)具體的范圍是指結(jié)構(gòu)邊外線3 m的陸地面積到隧底6 m之間的距離，在這個(gè)規(guī)定范圍內(nèi)一旦出現(xiàn)威脅施工安全或會(huì)對(duì)以后的運(yùn)行帶來(lái)問(wèn)題的隱患，必須馬上進(jìn)行處理，有時(shí)在條件允許的情況下，可在地面給予處理，利用地面注漿的方式，再利用降水井進(jìn)行降水，之后慢慢掘進(jìn)。要注意以下兩點(diǎn)：①處理影響施工的溶洞，要保證在進(jìn)行實(shí)際施工時(shí)，能夠安全地通過(guò)該地區(qū)，防止突泥、沉陷和涌水等一些危險(xiǎn)情況發(fā)生；②經(jīng)過(guò)處理的巖溶某段使該處地層的承載力得到一定程度的提高，使不同的地層之間的差異沉降現(xiàn)象降低，使因?yàn)轫沤Y(jié)構(gòu)不合理沉降而出現(xiàn)的裂縫情況減少，避免出現(xiàn)漏水的可能，保證地鐵在安全的環(huán)境中有效運(yùn)營(yíng)。

3.2 工程的具體施工過(guò)程和步驟

不可預(yù)見性是在地鐵進(jìn)行暗挖的過(guò)程比較常見的，也是在施工過(guò)程中應(yīng)該要隨時(shí)注意的問(wèn)題，對(duì)地下水中存在危險(xiǎn)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，在施工過(guò)程中必須進(jìn)行充分的考慮。施工時(shí)，必須要遵循施工流程，防止大量的機(jī)具和人員未投入施工。

3.3 探測(cè)溶巖的情況

具體方法有：①地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法。該方法可以用來(lái)對(duì)富屬帶、空洞、溶洞和斷層等一些地質(zhì)進(jìn)行探測(cè)，紅色的地方表示高阻介質(zhì)，藍(lán)色的為低電阻介質(zhì)，其他的地區(qū)則是存在于二者之間的。接收線會(huì)對(duì)其帶來(lái)一定的影響。人行隧道中適合使用這種方式，有時(shí)可將地質(zhì)雷達(dá)單獨(dú)用于跨路段當(dāng)中，速度快、時(shí)間短是它的優(yōu)點(diǎn)。第一種方式是應(yīng)用高頻電磁波的反射對(duì)地質(zhì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，是一種地球物理方法。在具體的工作當(dāng)中將高頻的電磁波發(fā)射到地下，一旦遇到目標(biāo)體時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射，然后由接收天線進(jìn)行接收，另一半的能量將繼續(xù)向下進(jìn)行工作，在更深的地方會(huì)反射回來(lái)。第二種方式主要使用的是本國(guó)的直流電儀，距離布點(diǎn)有4 m左右的距離，具體的探測(cè)結(jié)果圖作為電阻率的具體斷面畫面。②地質(zhì)CT和地質(zhì)鉆孔。第一種方式具有較高的密度，是一種成像技術(shù)，與高密度電法相似，但是與高密度電法相比會(huì)節(jié)省很多時(shí)間。第二種方式應(yīng)用XY-100型鉆機(jī)進(jìn)行工作，利用套管與沖擊加旋，并且采用金剛石與合金相結(jié)合的方式進(jìn)行工作。

4 處理巖溶的方法

進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)勘和具體物探之后，顯示出工程中有大量的富水溶區(qū)存在，巖溶的發(fā)育和構(gòu)造會(huì)對(duì)施工造成一定的影響。對(duì)地層的加固和處理是在施工之前進(jìn)行的工作，依據(jù)地鐵進(jìn)尺短、斷面小的特點(diǎn)，并根據(jù)巖溶與隧道的相對(duì)位置關(guān)系不一致判斷，洞內(nèi)注漿、隧底注漿、地表注漿是適用于處理該問(wèn)題的主要方法。

具體情況如下：①?gòu)牡乇磉M(jìn)行注漿，依據(jù)地面的具體特點(diǎn)，對(duì)單一空洞和巖溶密集區(qū)用該方式進(jìn)行工作，擴(kuò)孔布設(shè)時(shí)按2 m×2 m的范圍進(jìn)行，一直布設(shè)到巖溶的邊界，并要符合具體的處理范圍，一旦有需要就要把止?jié){的圍布設(shè)在周邊。利用反復(fù)灌漿、少量多次的步驟，保證每個(gè)孔都能夠按照要求進(jìn)行，復(fù)灌的次數(shù)不能少于2次。注漿時(shí)，中壓一定要達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，隆起地面的高度也要按照具體的數(shù)值規(guī)定去做，結(jié)束的標(biāo)志就是其他地方發(fā)生涌出的情況。②在洞內(nèi)進(jìn)行注漿。由于巖溶處于隧底的下面或是掌子面，會(huì)受到地面條件的影響，通常情況下會(huì)運(yùn)用洞內(nèi)注漿的方式進(jìn)行加固處理，水玻璃雙液漿和水泥是漿液配置的主要成分，與地表的注漿配比方式一致。

5 降水的施工方式

根據(jù)地鐵暗挖的具體規(guī)定，降低水位到隧道地基下1 m是開挖之前需要進(jìn)行的工作。根據(jù)大連207標(biāo)段工程的具體降水施工情況，施工時(shí)要嚴(yán)格依照堵、降、排、抽的規(guī)定進(jìn)行工作，運(yùn)用截流水源的理念通過(guò)降水對(duì)地下水進(jìn)行控制，經(jīng)過(guò)洞內(nèi)排抽把少量的水抽出來(lái)，對(duì)水泵的大小、地質(zhì)水文特征和地面條件進(jìn)行充分的考慮。

6 具體的爆破與開挖

在建設(shè)過(guò)程中，隧道存在于發(fā)育的巖溶地層之中，圍巖的變換比較快，出現(xiàn)土石更換的情況比較頻繁、明顯，沒有辦法對(duì)炮眼的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行固定，布設(shè)炮眼時(shí)只能依據(jù)實(shí)際巖石的大小和位置進(jìn)行。在具體爆破過(guò)程中，要按照松動(dòng)和短進(jìn)尺的要求嚴(yán)格進(jìn)行，裝藥和布設(shè)時(shí)要依據(jù)以下的原則進(jìn)行：炮眼的具體深度掌控在0.75～1 m之間，開挖的進(jìn)尺應(yīng)該在0.5～0.8 m之間，對(duì)巖石的體積進(jìn)行估算時(shí)，要以炮眼的深度作為具體依托，對(duì)炸藥也要嚴(yán)格進(jìn)行控制，單段之內(nèi)炸藥最多不能超過(guò)2 kg，具體的爆炸威力不得超過(guò)0.5 kg/m3。

7 施工初期的支撐和護(hù)理

受地下水和爆破震動(dòng)的影響，在進(jìn)行具體施工后，圍巖部分很容易出現(xiàn)變形的情況，初期支護(hù)迅速密封也是在隧洞施工中很容易產(chǎn)生安全隱患的。此外，在進(jìn)行初期支護(hù)施工后，它本身會(huì)發(fā)生徐變的情況，復(fù)雜多變的地質(zhì)存在于巖溶地區(qū)，有很大的承載力差異存在于地層當(dāng)中，通過(guò)縮小格柵間距，使格柵的主筋直徑增大，鋼度也會(huì)大大的提升，可以對(duì)沉降進(jìn)行很好的控制。

在進(jìn)行初期支護(hù)過(guò)程中，必須要重視初噴工序。在實(shí)施爆破后再進(jìn)行這道工序，可以有效減緩圍巖的變形速度，大大降低塌方事件和掉塊超挖情況的發(fā)生。如果是半巖半土的圍巖，通常是先在周圍進(jìn)行支護(hù)，再實(shí)施爆破挖掘，開始對(duì)土進(jìn)行挖掘時(shí)，增設(shè)臨時(shí)的支撐來(lái)進(jìn)行固定，完成混凝土的噴射之后將其拆除，將已經(jīng)挖完的部分作為依托，也就是臨時(shí)的空面，保證隧道能夠安全施工，避免塌方等危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

8 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)鐵路事業(yè)獲得了巨大的發(fā)展，對(duì)地鐵的暗挖技術(shù)也提出了更高的要求。因?yàn)樵诎佃F修建過(guò)程中，會(huì)遇到許多麻煩，其中復(fù)雜的巖溶地形會(huì)給暗鐵工作的進(jìn)行帶來(lái)巨大的阻礙，不僅會(huì)影響正常的施工，還會(huì)給工作人員的生命安全帶來(lái)威脅。因此，對(duì)此進(jìn)行研究是現(xiàn)階段非常重要的問(wèn)題。本文以大連207標(biāo)段為例，對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)分析，為相關(guān)工作人員提供建議與幫助。

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〔編輯：白潔〕

Construction of the Complex Karst Formations Metro Mining Technology

Zhang Yan

Abstract： In the 21st century， China has achieved rapid socio-economic development， in this context， the railway also received a lot of room for development， and a number of first-tier cities gradually become a very important development facilities. Metro underground development is a very high-tech jobs， especially in the face of complex lava formations， it will bring a huge obstacle to the development and construction of the subway， so to solve this problem is not only faced with enormous challenges， but also great economic investment. The following specific examples will be discussed in this regard.

Key words： subway construction； complex lava； subway tunneling； construction technology