淺埋暗挖隧道淺層砂土層塌漏處置措施研究

湯維維

（中鐵二十二局集團(tuán)軌道工程有限公司，山東 青島 266000）

1 概況

青島地鐵11 號線軌道交通工程01 標(biāo)苗嶺路站-會展中心站區(qū)間隧道全長616m。隧道線路位于嶗山區(qū)主干道苗嶺路下方。區(qū)間隧道設(shè)計為IV、V 級圍巖，隧道埋深為14～22m，其中IV 級圍巖采用CD 法開挖，V 級圍巖采用CRD 法開挖。塌漏點位于大里程方向右洞，里程樁號為YSK12+610，距離橫通道60m。該段拱頂覆蓋層地質(zhì)狀況由地表往下依次為：第一層為素填土，厚度約3～4m，第二層為粗砂，厚度約3～4m，第三層粉質(zhì)黏土，厚度約2～4m，第四層為碎石土，覆蓋厚度為2～4m，第五層為基巖，厚度3～6m，以中生代粗粒花崗巖為主，穿插煌斑巖、輝綠巖、花崗斑巖、細(xì)粒花崗巖等淺成相巖脈，與花崗巖巖基組成復(fù)合巖體，隨地貌稍有起伏。

2 塌漏狀況及原因分析

2.1 塌漏狀況

區(qū)間隧道大里程方向右洞YSK12+610 處上臺階在爆破后出現(xiàn)塌漏，塌漏體主要為粗砂、碎石土，夾雜少量粉質(zhì)黏土，塌漏體以掌子面為垂直截面，以拱中頂點為頂點，呈錐坡形堆積，塌漏體潮濕無明水滲漏，體積約為25m3，經(jīng)監(jiān)測，塌漏體自拱頂中線右偏0.6m 處的孔洞處漏出，孔洞呈直徑為0.8m 的不規(guī)則圓形。

2.2 塌漏原因分析

經(jīng)與地質(zhì)勘察等單位共同研究，結(jié)合勘察的地質(zhì)情況而得出結(jié)論，造成此次塌漏的主要原因為拱頂覆蓋巖層厚度在該里程段急劇下伏，覆蓋的巖層厚度較薄，約為0.5～1.0m，且節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化程度高，經(jīng)爆破開挖擾動后，巖體碎裂，孔洞處巖體掉落，導(dǎo)致上層自穩(wěn)性較差的碎石砂土層塌漏。經(jīng)塌漏后，上層覆蓋層應(yīng)力重組后達(dá)到新的平衡。

3 處置措施

3.1 洞內(nèi)初步處置

在拱頂塌漏后，根據(jù)上臺階塌漏的實際狀況，為防止塌漏進(jìn)一步擴(kuò)大，于洞內(nèi)第一時間組織于錐坡形塌漏體周圍碼放沙袋進(jìn)行反壓，并對坡面鋪掛鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土加固。

3.2 地表探測

在對地表道路上方設(shè)置封閉交通區(qū)域、加設(shè)臨時警戒護(hù)欄，并對洞內(nèi)錐形坡面進(jìn)行加固之后，為探明塌漏所造成空腔體在地表下的位置及大小以及正處于施工狀態(tài)的隧道掌子面前方一定范圍內(nèi)的詳細(xì)地質(zhì)情況，杜絕在后續(xù)施工中再次發(fā)生類似塌漏，決定采用地質(zhì)雷達(dá)對區(qū)間隧道右洞YSK12+600～YSK12+650 段隧道上方圍巖地質(zhì)情況進(jìn)行探地雷達(dá)法物探調(diào)查。

3.2.1 探測儀器

探測儀器選用中國電波傳播研究所開發(fā)的產(chǎn)品LTD-2100 探地雷達(dá)見圖1，相應(yīng)配套使用100MHz 的天線見圖2。

3.2.2 基本原理

圖1 LTD-2100 探地雷達(dá)主機(jī)

圖2 配套100MHz 天線

采用探地雷達(dá)（Ground Penetrating Radar，簡稱GPR）探測地表下一定深度地層狀況的方法是一種用電磁波來確定地下介質(zhì)分布的電磁技術(shù)。利用一個雷達(dá)天線來發(fā)射特定頻率和頻寬的電磁波，另一個天線接收由雷達(dá)發(fā)射出后經(jīng)地下介質(zhì)界面反射回的波。在不同介質(zhì)中傳播的電磁波，其傳播的路徑、波形與強(qiáng)度與其所通過的不同介質(zhì)在電性質(zhì)及幾何形態(tài)等特性上將表現(xiàn)出不同的變化，因此，根據(jù)接收到的電磁波的特性（包括雙程走時、幅度與波形），可推斷介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。探地雷達(dá)（Ground Penetrating Radar）工作時發(fā)射出的頻率高，在地質(zhì)介質(zhì)中傳播以位移電流為主要形式。探地雷達(dá)通過向地下介質(zhì)發(fā)射一定強(qiáng)度的高頻電磁脈沖（幾十MHz 至上千MHz），途徑不同電性介質(zhì)的分界面時產(chǎn)生反射或繞射，由探地雷達(dá)接收并記錄反射或繞射回的信號，通過對信號進(jìn)行處理和解釋即可了解地下介質(zhì)的情況。

3.2.3 探測方法

（1）野外探測方法。

根據(jù)探測設(shè)備特點及信號處理分析的數(shù)據(jù)需求，在本次野外探測時，通過在塌漏點一定范圍內(nèi)的地表布設(shè)縱橫兩個方向均勻分布的測線，采用雷達(dá)在布設(shè)的測線上勻速移動，移動過程中發(fā)射電磁波，通過分析處理主機(jī)接受到的反射信號，綜合判斷地表下相應(yīng)部位的地層介質(zhì)情況。

本次地質(zhì)雷達(dá)探測地面測線布置見圖3。

3.2.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用IDSP6.0 探地雷達(dá)處理解釋軟件進(jìn)行處理，在使用軟件中，處理步驟依次包括文件管理、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)分析與解釋、預(yù)處理、處理分析等，在數(shù)據(jù)分析初步完成后，結(jié)合洞內(nèi)塌漏出的巖土性質(zhì)，進(jìn)一步校正分析結(jié)果。

圖3 地表測線布置

3.2.5 探測結(jié)果

參照國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路隧道工程超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)指南》（鐵建[2008]105 號），確定本次地質(zhì)雷達(dá)探測的橫向范圍為該里程段內(nèi)區(qū)間隧道外輪廓線，其縱向里程為YSK12+600～YSK12+650。超前預(yù)報工作人員在YSK12+600～YSK12+650 地面布置測線探測工作。通過綜合對比分析得出探測里程段結(jié)果，地質(zhì)雷達(dá)探測解釋結(jié)果見表1。

表1 地質(zhì)雷達(dá)探測解釋結(jié)果

3.3 洞內(nèi)二次處置措施

根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)對隧道上方覆蓋層進(jìn)行地表探測的結(jié)論，在洞內(nèi)采用向探明的空腔體和松散部位周邊打入多根φ42（mm）導(dǎo)管進(jìn)行注漿填充處理。導(dǎo)管自塌漏體后方以較大仰角打入，導(dǎo)管管體鉆設(shè)直徑為φ6（mm）小孔，間距20cm，梅花型鉆設(shè)（導(dǎo)管制作同超前注漿小導(dǎo)管），導(dǎo)管鉆點及角度均經(jīng)測量定位控制，保證管體探入部位精確。導(dǎo)管打入后，立即進(jìn)行注漿。注漿漿液采用1：2 水泥漿，注漿壓力控制范圍為0.5～1MPa，注入漿液量以壓力和注入體積進(jìn)行雙控?？紤]在注漿過程中出現(xiàn)竄漿、跑漿等現(xiàn)象，實際最終注入漿液量大于塌漏體體積，為36m3。

3.4 地表探測復(fù)探

注漿完成后，由探測人員采用相同的方法和測線對地表下地質(zhì)進(jìn)行復(fù)探驗證，雷達(dá)波反饋的復(fù)探結(jié)果表明，經(jīng)注漿后YSK12+600～YSK12+650段地表下的無明顯空腔體，且松散體范圍縮小，隧道拱部范圍內(nèi)的松散體經(jīng)板結(jié)較為密實。

4 結(jié)語

城市地下軌道交通區(qū)間隧道線路一般跟隨城市道路走向，且埋深淺，地表下覆蓋層地質(zhì)條件復(fù)雜，淺埋地層自穩(wěn)性差，在覆蓋巖層厚度突變薄弱，在爆破擾動下，極易發(fā)生穿孔塌漏事故。此次處置結(jié)果表明，發(fā)生塌漏后，對洞內(nèi)塌漏體進(jìn)行初步處置以后，采用探地雷達(dá)在地表布置測線，對地表下的拱頂上方覆蓋層地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)探測，并根據(jù)探測結(jié)果確定后續(xù)的處置措施，做到有的放矢，不失為地鐵施工中一種較為可靠的塌漏處置方法。