岩溶复合地层地铁隧道盾构施工技术
摘要：我国经济建设最近几年发展非常迅速，带动我国道路建设的快速发展。
根据现有的工程项目施工经验可知，地铁盾构隧道施工是整个工程项目的重点内容，其施工质量影响地铁项目的后期运行，所以要高度重视其质量。
关键词：岩溶复合地层；地铁隧道盾构施工技术
引言
道路建设的快速发展离不开国家经济的支持和政策的扶持，才有今天的局面和规模。
结
合工程实例，根据沿线石灰岩地层地质特点，从施工技术、工序等角度入手，提出合适的盾
构施工技术，以提升该技术在岩溶复杂地层中的适应性，解决盾构施工风险过高的问题，为
工程施工提供可靠的指导。
1工程概况
广州市珠三角城际新白广项目部，新塘经白云机场至广州北站项目新塘至机场T2段白
云机场隧道，为城市隧道，隧道地层为复合地层，隧道设计分两条线，右线全长5608.855m，左线全长5577.259m（包括两座地下车站），隧道线间距18.6m~4.0m，最大坡度30‰，本
区间结合废水泵房、光纤直放站、公网洞室、箱式变电站等区间设备洞室。
线路为一站三区间，分别为机场T1站、机场T2站-机场T1站区间、机场T3站-机场T1站区间、机场T3站-
吊出井区间。
本工程引入盾构法，以满足盾构井盾构区间的分段施工要求。
2地层注浆施工准备工作
（1）在本次项目中，作业人员根据相关技术规范做好准备工作，包括同步注浆施工技
术的施工培训，并详细介绍本次工程项目的技术交底内容，深化施工人员对关键施工技术的
了解。
（2）做好相关设备的准备工作，保证注浆台车、钻注一体机等设备具有满意性能，
设备做好日常的管理后，在现场检验合格。
（3）观察主要原材料的性能，包括水玻璃、水
泥等材料等；在施工之前必须要确保止水球阀、注浆管等设备到场，并对相关原材料进行抽检，避免因为原材料性能引发各种质量问题。
3同步注浆
盾构刀盘的开挖直径一般大于管片外径，随着盾构的推进，逐渐形成管片外径与刀盘开
挖直径的环形建筑空隙。
为及时填充该空隙，在盾构推进的同时须进行同步注浆，以尽可能
减少盾构施工时对地面的影响。
同步注浆中，浆液初凝时间长，管片在浮力作用下有上浮趋势，易引起管片错台；注浆压力过大，对管片造成较大的挤压，易造成管片错台或破损；注
浆方量不足，没有充分填充隧道衬砌间隙，管片因为没有被砂浆完全固定而产生移动，形成
偏心力，引起管片局部应力超过其强度，同样也会导致管片错台破损。
因此，应根据不同的
地层调整浆液配比，将浆液凝结时间控制在6-8h，特殊情况下可合理添加速凝剂以缩短其凝
固时间；注浆压力宜高于土仓压力0.15-0.2MPa，并根据隧道埋深及地层沉降监测数据及时调整；注浆速度应与推进速度相匹配，注浆速度过快会使浆液注入到土仓内；保证足够的注浆
方量，必要时对脱出盾尾的4-6环管片壁后进行二次注浆，将后部管片在同步注浆中未能填
充满的建筑空隙全部填筑密实，形成稳固结构。
4溶（土）洞详细勘测
通过钻孔方式分析施工质量，利用地质雷达探测溶洞内部情况，明确溶（土）洞沿线分
布特点与形状。
根据所得结果，明确地质对盾构施工可能产生的影响，并采取处理措施。
1.
地质钻孔勘察，利用地质钻机钻孔，具体分布在隧道中线及边线外的2.5，5.0m处，采用梅
花形布置。
为有效探测地质情况，孔深为隧道底板下12m。
此过程中，若出现溶（土）洞，
必须在原钻孔周边区域增设加密孔，以便更准确地掌握该处溶（土）洞的具体情况。
2.地质
雷达探测，地面探测作业选择的是地质雷达探测技术，探测天线选用25，100，400MHz三类，除隧道中线外，两侧也需要设置测线，通过此方式可明确现场岩溶分布状况。
5极限点
结构发生整体失稳或体系转变的时刻。
衬砌结构有2种方式达到极限荷载。
1.衬砌结构
塑性铰数量不断增加直至形成4个塑性铰，使原本圆环状的衬砌结构形成机构，无法继续承载。
2.衬砌结构某个塑性铰变形能力不足，截面破坏并失去承担弯矩的能力，结构体系由无
铰圆环转变为单铰圆环结构。
弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段。
弹性阶段螺栓，管片钢筋、混凝土均处于弹性状态，结构中不存在塑性变形，结构收敛变形呈线性增加;直至接缝处受压
区混凝土达到峰值应力，结构进入弹塑性阶段，此时结构整体刚度开始下降，收敛变形发展
加快;接着结构在首次结构损伤位置形成首个塑性铰，进入塑性阶段;最终结构出现4个塑性
铰成为机构失去稳定，或出现接头脆性破坏使结构体系发生转变，此时结构达到承载力极限
状态。
此后，结构承载能力开始下降，变形不稳定发展。
6溶（土）洞处理措施
（1）全充填溶（土）洞处理方法，此环节选择的是静压灌浆法，在高压环境下注浆，
实现物理填充的效果，有效封堵溶缝。
工艺要点如下。
1）如现场探测到溶（土）洞，在既
有钻孔的周边区域需增设适量钻孔，采取横纵向间距均2m的方式。
2）对于全填充溶（土）
洞的处理，选择静压注浆法，并严格控制注浆参数：①水泥浆选择42.5级普通硅酸盐水泥，严格控制材料的质量，其中水灰比最关键，该指标需控制在0.5∶1-1∶1；②注浆压力遵循
先小后大的原则，终压稳定在0.4-2.0MPa，并且达到设计压力要求后应维持10min。
3）根据
实际情况调整注浆速度，稳定在30～70L/min为宜。
（2）半充填及未充填溶（土）洞处理方法，若溶（土）洞高度超过2m，同时处于未完
全充填状态时，可通过吹砂的方式处理，或采取碎石回填与静压灌浆法相结合的方式。
工艺
要点如下。
1）当探测到溶（土）洞后，需在原钻孔的基础上增设钻孔，采取横纵向间距均
为2m的分布方式。
2）严格控制吹砂材料的质量，以砾石、中粗砂为宜，粒径在2mm以下
的材料应不超过总量的45%，且不掺杂任何杂物。
3）在注浆工艺方面①水泥浆水泥以42.5
级普通硅酸盐为宜；②严格控制注浆压力，终压维持在0.4-2.0MPa，由初期的低压不断提升，达到设计终压后应维持至少10min的注浆时间。
7效果分析
通过准确确定溶洞处理范围，采用合理的溶洞处理措施及盾构掘进技术，保证了盾构掘进、隧道结构及地面建（构）筑物的安全。
通过将建（构）筑物下溶洞处理改为洞内处理，
减少大面积租用房屋作为施工场地的费用，同时周围的居民及企事业单位能正常生活及工作，减少扰民。
有效防止地表塌陷，地表沉降控制在30mm以内，保证了沿线密集的建（构）筑
物的安全，施工过程中无建（构）筑物安全事故。
通过对盾构机的改造及采用带压换刀技术，减少刀具磨损及地层处理措施，极大程度降低了施工成本。
长距离岩溶复合地层地铁隧道盾
构施工的成功，为以后类似地质条件的城市地下工程的规划提供了可靠的决策依据，为同类
工程评估溶洞对盾构施工安全和隧道结构安全提供依据，为采取经济有效的溶洞处理措施、
降低盾构刀盘和刀具磨损、减小盾构隧道病害等提供技术支持，并实现盾构施工成本的有效
控制。
将促进地下工程施工技术进步，取得了良好的社会效益及经济效益。
结语
综上所述，盾构施工技术在现代工程中得到了广泛应用，且在岩溶复杂地层环境中具有较好的应用效果。
实际工程中，要做好前期勘察工作，明确施工区域是否存在溶（土）洞，针对实际情况采取可行的处理措施，并做好监测工作，提升工艺参数的合理性，确保顺利完成隧道盾构施工作业。
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