刘松地

（南宁轨道交通集团有限责任公司，南宁530000）

1 引言

在强滑移岩溶强发育地区进行地铁工程的施工过程中，如果采用传统的矿山法、明挖法等施工技术，往往会发生突水、突泥以及地面塌陷等事故问题，不仅难以对岩溶洞穴进行有效的充填处理，而且施工成本也相对较高。同时，在现代城市地铁轨道交通系统的建设中还要尽量减少对地面交通、周边建筑以及城市居民正常生活的影响。因此，盾构施工技术得到了广泛的应用。施工单位必须通过注浆充填等方式对溶洞进行处理，以保证盾构隧道通过岩溶区时安全穿过岩溶洞穴。本文将结合广西某地铁工程项目来分析强滑移岩溶强发育条件下的地铁盾构施工技术。

2 地铁工程概况

南宁地铁三号线总部基地站—广西规划馆站区间为2条单洞单线圆形盾构隧道，线间距13.00～17.00m，曲线最小半径为400m；线路埋深18.14～60.04m，整个区间隧道的覆土厚度为13.3～55.2m。本区间采用盾构法施工，区间下穿建筑物其地质情况主要有杂填土、粉质黏土、全风化泥岩、中风化泥灰岩、强风化硅质岩及溶洞填充物。在处理强滑移岩溶强发育地区等不良地质作用时针对不同的溶洞形式采取了不同注浆与充填相结合处理的方法。

3 强滑移岩溶强发育地区地铁盾构施工技术

3.1 施工准备技术要点

施工单位在施工前应综合运用物探、钻探、原位测试以及土工试验等多种勘察技术充分了解施工区域不良地质的实际分布情况和发育程度，准确掌握施工现场的岩性特点、地表以及与地下水之间水力联系和工程周边建筑等各种环境要素，并采取相应的防护措施。

3.2 溶洞处理技术要点

3.2.1 钻孔探边

对于前期勘察中发现的直径超过3m的溶土洞地段应进行钻孔探边，通过超前探测准确掌握对溶（土）洞的影响范围和发育深度。同时，还应进一步确认前期勘探中尚未查明的地质异常点情况。

3.2.2 袖阀管施工要点

在袖阀管施工时应采用直径48mm硬质PVC管，按照梅花形布置，且间距应控制在2.0m×2.0m。注浆充填时应合理选择注浆材料，并通过现场试验确定水玻璃浓度、注浆量、注浆压力、注浆速度以及注浆有效半径等参数【1】。在施工过程中，首先应通过拉线以及卷尺对基坑周边溶洞范围进行测量，以准确确定钻孔孔位，并在地面上用油漆作出标记。

在安装钻机时应保证底座平稳，机身固定牢固。当钻机高度调整好后应对正孔位，并向孔口管内放入钻具，要确保孔口管与立轴、钻杆处于同一直线位置，钻孔倾斜度偏差应控制在1%以内。在钻孔施工时应采取套管方式，且应选择合金钻具通过回转钻进在破碎岩层以及硬土层完成钻进成孔作业，且钻孔直径应为127mm。护壁泥浆应采用膨润土及水制成。钻进过程中应用套管护孔，直至孔内注入套壳料，且袖阀管下入后，套管才能提出。

本次施工采用套壳料主要由水泥、膨润土加水搅拌而成。成孔后应立即通过钻杆将孔内泥浆置换成套壳料。施工人员应在挤压式注浆机上接好泥浆循环管，并合理控制注浆压力，受到压力作用的套壳料将流经钻杆到达钻孔底部，同时，泥浆就会被置换流出地面孔口，并经由泥浆沟向泥浆循环池排放。

当套壳料完成置换后应将连接好的袖阀管随即插入。连接袖阀管时应选择长度在20cm左右的PVC套管，并用U-PVC胶合剂粘牢连接套管以及袖阀管。当第一节袖阀管堵头安装就绪后，应将清水注入管中。各节袖阀管连接完成后，应依次下放到孔内，且直至孔底。袖阀管下放到位后，应将注浆管设置在孔壁与外花管间的间隙处，然后将止浆固管料压入，当发现孔口出现返止浓浆时应立即停止压浆。固管止浆料中水泥浆与水的比例为1.5∶1。

灌浆施工应在孔口段止浆料凝固后才能进行，一般来说待凝时间为2～5d。开环灌浆时应首先使用稀浆加压开环。加压过程中如果出现进浆量剧增且压力突降情况时说明开环完成。注浆施工时应采用双栓塞芯管按照自下而上的顺序进行注浆作业。施工人员可以利用每排孔眼来划分灌浆段，且段长应控制在50cm左右。当完成全孔段注浆后，应间歇6～10h再进行二次注浆施工。注浆压力每增加0.4～0.5MPa，可以将注浆芯管提升0.4m左右。当注浆压力达到1.2MPa，且稳压时间达到10min时就可以停止注浆了。在注浆过程中要密切监测地面沉降以及注浆压力变化，一旦发现异常应及时采取处理措施。当注浆压力以及注浆量达到设计标准时应按一定步距，均匀用力快速上提注浆管，并对袖阀管和管路进行清洗【2】。完成灌浆后要对所有钻孔进行注浆封孔，且注浆压力应控制在0.1～0.15MPa，并按照从下往上的顺序分段完成封孔作业。

3.3 盾构掘进

3.3.1 合理确定掘进开始标准

当完成所有溶洞处理后，施工人员应采取钻孔取芯方式，对处理后的溶洞灌浆固结体内的充填及凝固状况进行检查，并检测其压力、溶洞渗透性及土体强度等指标参数。当各项参数均达到盾构掘进标准后就可以开始盾构掘进施工了。

3.3.2 科学确定掘进参数

施工单位应根据地层参数来合理设定掘进环数，本次施工中软硬不均地层应为150～240环，软弱地层为0～90环，硬岩地层为300～400环。当从软岩进入软硬不均地层时，掘进速度应相应提高，而在从硬岩进入软硬不均地层时，则应将掘进速度降低【3】。各地层掘进速度分别为：软岩34～36mm/min，硬岩20mm/min，软硬不均地层较复杂掘进速度为10～15mm/min。刀盘转速在软弱地层中应在1.0r/min左右，以减少对土体的扰动；而在硬岩地层，则应在2.0r/min左右。在软硬不均地层，应根据扭矩大小、掌子面超欠挖程度等因素来确定刀盘的具体转速。同时，软硬不均地层的推力应为40 000～50 000kN（4 000～5 000t）。此外，由于软硬不均地层的淤泥质土层比较敏感，因此应采用高质量泥浆，其密度应为1.10～1.18g/cm3，而黏度则应不小于23s。

3.3.3 合理配置刀盘和刀具

针对该工程施工区域的地质条件特点，盾构刀盘应选择破岩能力比较突出的型号。本次施工盾构机刀盘是辐条加面板式的复合刀盘，其结构形式采用的是中间焊接牛腿支撑，同时刀座还能够实现滚刀与尺刀的互换。刀盘开挖直径φ6 280mm，开口均匀分布且开口率为40%。刀盘为Q345R钢材，且面上焊接有hardox板，外圈上有耐磨格条，以保证刀盘强度、刚度以及耐磨性能够适应中风化岩掘进以及黏土层掘进要求。同时，本次施工中还配置了4把中心双联滚刀、31把60cm单刃滚刀，刮刀28把，边缘铲刀8把，超挖刀1把。

4 结语

在强滑移岩溶强发育地区进行地铁盾构施工时，施工单位应充分了解施工区域岩溶洞穴的实际情况，并根据其特点采用相应的注浆充填方式，以提高充填处理的效果。同时还要根据其岩石强度以及岩层结构特点等合理选择盾构设备，准确设定盾构参数，以保证盾构施工的顺利进行。