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某市轨道交通五号线溶洞处理施工方案

草暖公园至小北站区间盾构区间

一、工程概况　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２

二、溶洞补充勘察成果分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２

三、溶洞处理目的、处理原则及重点、处理方法及施工工艺　　　　　３

DB51／T 085-2017 四川省房屋建筑与市政基础设施工程现场施工和监理从业人员配备标准１、处理目的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３

２、处理原则及重点　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４

３、溶洞处理方法及相关要求　　　　　　　　　　　　　　　　　　４

４、注浆工艺流程　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６

５、溶洞处理的范围的确定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８

四、溶洞处理施工顺序及施工注意事项　　　　　　　　　　　　　　８

１、施工步骤　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８

２、施工注意事项　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０

五、工期安排　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０

草暖公园至小北站区间在里程：YDK7+903.505～YDK8+052.610范围内，隧道穿越地石炭系灰岩地层。根据初勘、详勘和溶洞补充勘察资料，隧道穿越区有较多溶洞。溶洞处理场地位于X市环市中路与解放北路交叉的东北角，即亚哥花园及花园外面环市路上和人行道上，地面标高9.17~13.49m，相对高差4.32m，微地貌属山麓斜坡堆积。

溶洞补充勘察阶段共分成5个施工小区，施工124钻孔，27个CT孔对。本次设计是在补充勘察资料的基础上，结合CT，根据溶洞的空间分布、溶洞与隧道的位置关系、溶洞充填物的类型，提出溶洞具体的溶洞处理方案。

二、溶洞补充勘察成果分析

2、溶洞主要分于二、三、四区，占揭露到溶洞钻孔的95.7%，一区仅有1个钻孔揭露到溶洞，五区仅有2个钻孔揭露到溶洞；

4、在小于3.50m的140个溶洞中有72个无充填物，占51%；大于等于3.50m的27个溶洞中，4个为无充填物，占15%，其余均为半充填及全充填；

5、顶板厚小于3.00m为主，约占三分之二，大于3.00m约占三分之一；且裂隙发育，溶蚀强烈；

6、根据钻进过程中钻杆掉落，下落情况，是否返水，采上来的芯样特征，大致判断溶洞是否有充填物，半充填，全充填。溶洞充填物较为复杂，主要有灰黑色流塑状淤泥，软粘土，泥炭质粘土，粉质粘土；可塑状的粘土，粉质粘土；硬塑状的粘土，粉质粘土；稍密状粉土,中密状粉土;松散状的中粗砂；稍密状的中粗砂；中密状的中粗砂；以上各类土均不同程度地含有灰岩碎块，岩屑。

三、溶洞处理目的、处理原则及重点、处理方法及施工工艺

1）确保盾构掘进期间的盾构机安全

位于隧道底的部分溶洞，其填充物为淤泥和松散的细砂，承载力很低（40~80Kpa），通过对溶洞处理，确保盾构机安全、顺利通过溶洞区，避免盾构机突陷等意外事故的发生。

2）防止地表塌陷和过大沉降

位于隧道顶的部分溶洞，其填充物为淤泥、砂层和粘土，而隧道道底为中、微风化石灰岩，是典型的上软下硬地层。不少溶洞呈串珠状分布于位于隧道工作面范围，由于溶洞夹板为岩层，难以形成土压平衡掘进模式。通过处理，使隧道顶的地层和工作面土体能保持稳定，防止拱顶坍塌，工作面土体流失，减少地表沉降。

3）满足永久隧道结构的承载力、变形、防水要求

溶洞填充物和灰岩地层承载力有很大的差别。通过对地层处理，提高该处地层的承载力，减小不同地层之间的差异沉降，减少管片渗漏，以满足地铁正常运营。

1）溶洞处理应结合补充钻孔、跨孔CT物探资料来进行。

2）防止盾构机突陷、明显上软下硬和永久结构后期沉降过大，处理的重点是隧道下部。

3）主要针对填充物为淤泥、松散砂层、软塑状泥炭质粘土和粉质粘土的溶洞。

4）注浆加固的次序：应考虑地下水的影响，确保注浆效果，减少注浆损失。

5）针对不同的溶洞形式（空洞、填充物的力学指标不同）采取不同的措施。

6）尽量利用已有的补勘钻孔进行处理。

7）结合盾构施工特点和工程需要，注浆加固效果的检测重点以加固体强度控制为主。

3、溶洞处理方法及相关要求

根据每个钻孔溶洞的情况，对不同的溶洞采取不同的处理方法。

1）无填充溶洞和半填充溶洞处理方法

对大于2m以上的无填充溶洞和半填充溶洞，先采用填砂处理，后采用注浆加固的方法。填砂处理的方法是在原钻孔附近（约0.6m）补钻一个φ130的投砂孔。注浆加固的方法与见后面的全填充处理方法。共有7个大于2m的无填充溶洞。

对小于2m的无填充溶洞和半填充溶洞，可采用注浆填充。

2）全填充溶洞处理方法

采用压力注浆的方法进行填充加固，注浆压力从低到高，间歇、反复压浆；

（1）花管注浆：隧道两侧已埋设花管的钻探孔

（2）PVC袖阀管注浆：溶洞填充均匀，加固位置可控性强，主要是新增加钻孔和隧道中间钻探孔。

周边孔：纯水泥浆+水玻璃；

周边孔：以相对小压力、多次数、较大量控制；压力0.2~1.0MPa，3~4次，总注浆量控制在92立方米以内。

中央孔：压力按0.8~2.0控制，3次，总注浆量控制58立方米左右。

每次间隔6~10小时。

注浆终压达到设计终压，注浆量达到设计注浆量的80%；或虽未达到设计终压,但注浆量已达到设计注浆量,即可结束本孔注浆。

（1）预钻孔：在确定要注浆的位置上用工程钻机钻孔至预定深度；

（2）制作花管：在￠25PVC塑料管上按间隔约20~25cm的距离对开两个直径5mm的小孔，上下两排孔的位置相互垂直；在小孔外面包上三层防水胶布；

（3）下花管：在已完成的钻孔中下入已制作好的花管，距孔口约8~12m以上则接上未钻孔的PVC管；

（4）封孔：在下好PVC管的钻孔中距孔口5~6m位置用水泥砂浆进行封孔；

（5）管线连接：在封孔达到3~5天龄期后，将注浆压力管与花管进行连接；

（6）制浆：按设计规定的水灰比制备水泥浆液；

（7）注浆：启动注浆泵，压送清水，在此过程中压力逐步提高，直到冲开封胶压力回落后，泵送水泥浆液，一直注浆到设计所规定的压力并稳定为止；在此过程中可视需要或设计规定进行间歇注浆，直至符合设计要求为止。

（8）做好注浆过程中各项记录：注浆时间、注浆压力、水泥用量、水灰比、注浆过程出现的特殊情况等；

（9）注浆达到设计要求后，清洗管路及花管，拆除注浆管，进行下一

2）袖阀管注浆工艺流程

（1）预钻孔：在确定要注浆的位置上用工程钻机钻孔至预定深度；

（2）清孔：在已完成的钻孔中用浓泥浆进行清孔，排除粗颗粒渣土；

（3）下套壳料：按设计的配合比配制好套壳料，并从孔底往上灌注套壳料至到孔口；

（5）下袖阀管：在下完套壳料的钻孔中下入已制作好的袖阀管；

（7）制浆：按设计规定的水灰比制备水泥浆液；

（8）开环注浆：将注浆器下至需要注浆的孔段，启动注浆泵，压送清水，在此过程中压力逐步提高，直到冲开橡胶袖阀及所对应位置的套壳，压力回落后，泵送水泥浆液，一直注浆到设计所规定的压力并稳定为止；在此过程中可视需要或设计规定进行间歇注浆，直至符合设计要求为止。

（9）连续开环注浆：根据设计要求，上下移动注浆管，在需要注浆的各部位依照上述第8点的做法逐步开环注浆，直到完成所有孔段的注浆；

（10）做好注浆过程中各项记录：开环位置、注浆时间、注浆压力、水泥用量、水灰比、注浆过程出现的特殊情况等；

（11）注浆达到设计要求后，清洗管路及袖阀管，拆除注浆管，进行下一孔的注浆。

5、溶洞处理的范围的确定

溶洞位于隧道顶部时：盾构隧道加固注浆加固的理论和经验值为：B/2~5.0m，也就是3~5m，根据设计要求，取3m。

溶洞位于隧道身时：隧道洞身和周边3m：

溶洞位于隧道底时：防止盾构沉陷和差异沉降：隧底5m，主要针对淤泥、软塑和松散砂层。

四、溶洞处理施工顺序及施工注意事项

该区域位于人行道及车道附近管线复杂，有光缆和煤气管道，对施工影响很大，由于管线非常重要，改迁工作相当复杂，设计对管线采取的是避开方式。为确保施工过程中管线的安全，施工前仔细对管线进行探测，施工过程中联系管线业主单位负责人进行旁站。

根据设计图纸的要求，先对四周向外扩张的溶洞进行注浆施工，形成一道止水帷幕，封住主要的水流通道，防止中间孔注浆过程中浆液四处扩散，对整个注浆量就可以进行控制。

根据设计图纸要求，左线外侧有三道止水帷幕：B02—B03，C04—C05—C06，C08—C09—D01—D02；右线外侧两道止水帷幕：B30—C32—C33—C34—C35—C36，D22—D23—D24—D25。

施工止水帷幕过程中，钻孔按2.5m进行加密。具体顺序是先对原有钻孔进行注浆，注浆施工完成后再在原有钻孔中间增加新钻孔，新钻孔既能够对注浆效果进行检测，又能作注浆孔，加强止水帷幕的止水效果。施工一个钻孔然后注浆，完成之后再进行下一个钻孔施工。对新增加钻孔采用袖阀管注浆。

根据设计要求，对大于2m的未充填、半充填溶洞要进行投砂处理。投砂孔与原有溶洞钻孔间距0.6m。

止水帷幕施工完毕之后，进行中间孔注浆，注浆采用跳孔施工。为保证注浆有序进行，对溶洞采用分区注浆。对每一个分区进行统一管理，原有注浆孔注浆完毕之后再进行补充钻孔施工，也可以防止串浆。

5）新增加钻孔施工及注浆

新增加钻孔既能够对原有钻孔的注浆效果做一个很好的检测，又能对影响较大的溶洞做一个补充处理。根据溶洞的情况，新增加钻孔深度见溶洞处理施工图纸。

溶洞处理施工完毕之后，对处理区内进行抽水试验，根据抽水试验的结果，指导以后盾构机的掘进施工。

施工完毕后对场地内损坏结构物及地面进行恢复处理，主要是对地面进行填平，对破坏路面进行修复，对水池底板进行修复及进行防水处理，确保场地的顺利移交。

1）严格按照设计图纸的要求进行施工，确保钻孔深度满足设计要求，钻孔施工过程中做好编录；

2）严格控制浆液配比，做好施工记录及各种签证记录；

3）严格控制注浆压力JJF(吉) 66-2013 二氧化碳检测报警器校准规范.pdf，加强地面监测，防止重要建筑物破坏；

4）切实进行分次注浆，控制好分次注浆量和间隔时间；

5）施工过程中如管道堵塞，及时进行清洗，严防堵管；

6）施工过程中对异常情况及时向上级汇报，及时进行处理；

7）施工过程中加强安全管理，尤其用电安全和防落物。

DB34／T 2441-2015 大气雷电环境评价技术规范具体施工措施见技术交底

由于前期图纸会审过程中用去大量的时间，借地时间至2005年12月15日截止，工期相当紧张。为保证能按期完成施工，在施工过程中采用两班轮换制，在施工过程中加强管理，切实保证设备完好，人员充足，材料及时。