一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造及方法技术

本发明专利技术公开了一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造，其特征在于：其应用环境为上覆为砂层(1)的岩溶塌陷区，所述穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造包括：隔离墙(4)、墙底注浆帷幕(5)、墙间满铺注浆带(6)；通过对盾构隧道两侧设置隔离墙，并对隔墙墙下部进行注浆形成隔渗帷幕，另外在隧道隔离墙之间的可溶性岩进行满铺式注浆，对隧道下部的溶洞进行充填。该保护措施，对溶洞进行了充填，提高了溶洞内填充物的强度，满足永久隧道结构的承载力，对隧道与周边地层进行了隔离，阻隔了内外的水力联系，避免出现塌陷的风险，保证了盾构隧道施工期和运营期的安全，隔离了隧道与隔离桩或墙外侧工程之间的相互影响。

Protection structure and method of shield tunnel passing through sand layer in Karst Area

【技术实现步骤摘要】
一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造及方法
本专利技术属于盾构隧道领域，具体涉及一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造及方法。
技术介绍
目前国内地铁区间隧道在岩溶区穿越，大部分情况为可溶性岩上部为粘性土地层，非砂性地层，不会出现岩溶区的塌陷问题，一般的岩溶处理方案仅对隧道一定范围的溶洞进行充填式处理，可满足盾构施工及运营期隧道结构安全需要。若采用非岩溶塌陷区的岩溶处理方案用于塌陷区，仅对隧道一定范围的溶洞进行充填处理，在未处理区域的岩溶塌陷区仍能引起隧道大的位移和损坏，不能确保隧道结构安全，其后果将是灾难性的。
技术实现思路
盾构隧道在可溶性岩上覆砂层中穿越施工，在掘进过程中会对穿越地层造成很大的扰动，砂层会流入可溶性岩溶洞内，引起地层塌陷，同时造成盾构机磕头或左右偏离中线的事故，重新纠偏的难度大，可能造成隧道轴线超限，无法满足设计的行车运营限界要求。所以岩溶处理的好坏直接决定盾构施工及隧道运营阶段的安全。针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，针对上覆为砂层的岩溶塌陷区盾构隧道情况，本专利技术提出了一种安全有效的岩溶处理保护构造及方法，即在盾构施工之前对盾构隧道两侧设置隔离墙(桩+桩间止水帷幕或连续墙)，并对隔离墙下部进行注浆形成隔渗帷幕，另外对隧道两侧隔离墙之间的可溶性岩进行满铺式注浆，对隧道下部的溶洞进行充填。该种岩溶塌陷区的隧道保护措施，对溶洞进行了充填，提高了溶洞内填充物的强度，满足永久隧道结构的承载力，对隧道与周边地层进行了隔离，阻隔了内外的水力联系，避免出现塌陷的风险，保证了盾构隧道施工期和运营期的安全，隔离了隧道与隔离墙外侧工程之间的相互影响。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造，其应用环境为上覆为砂层的岩溶塌陷区，所述穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造包括：隔离墙、墙底注浆帷幕、墙间满铺注浆带；其中，所述隔离墙位于盾构隧道两侧砂层中，用于阻隔内外砂层及内外的水力联系；所述墙底注浆帷幕位于所述隔离墙底部、基岩中，用作形成隔渗帷幕；多个所述墙间满铺注浆带设于两道所述隔离墙内侧，位于所述砂层和所述基岩中，以填充所述隧道底部的溶洞。优选地，所述隔离墙的墙体顶部高度高于塌陷影响线。优选地，所述隔离墙由桩和桩间止水帷幕组成。优选地，所述隔离墙为连续墙。优选地，所述隔离墙和墙底注浆帷幕施工完后成为一体。为实现上述目的，按照本专利技术的另一方面，还提供了一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造的施工方法，包括如下步骤：步骤一，墙底注浆帷幕的施工：根据岩溶发育情况布置若干排注浆孔，注浆孔深度穿过岩溶发育区，阻断内外水力联系，填充墙底溶洞，确保溶洞填充密实；步骤二，隔离墙的施工：先确定施工位置和墙顶高度，再在墙底注浆帷幕的上方、待施工盾构隧道的两侧砂层中，施工形成隔离墙，与墙底注浆帷幕成为一体；步骤三，墙间满铺注浆带及填充施工：在两道隔离墙之间从砂层向岩溶区施工墙间满铺注浆带，进行满铺注浆，以填充隧道底部存在的溶洞。优选地，在所述步骤一中，根据地质勘查结果确定注浆孔孔距，且采用梅花形布孔。优选地，在所述步骤二中，根据盾构隧道的设计高程、走向及周边施工环境来确定施工位置，结合砂层塌陷角计算确定隔离墙的墙顶高度。优选地，在所述步骤三中，墙间满铺注浆带的注浆孔密度根据岩溶发育情况确定，注浆孔深度需达到勘探发现溶洞底部。优选地，所述墙底注浆帷幕的深度大于所述墙间满铺注浆带的深度。上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：1、本专利技术的穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造及方法，通过对盾构隧道两侧设置隔离墙，并对隔墙墙下部进行注浆形成隔渗帷幕，另外在隧道隔离墙之间的可溶性岩进行满铺式注浆，对隧道下部的溶洞进行充填。该种岩溶塌陷区的隧道保护措施，对溶洞进行了充填，提高了溶洞内填充物的强度，满足永久隧道结构的承载力，对隧道与周边地层进行了隔离，阻隔了内外的水力联系，避免出现塌陷的风险，保证了盾构隧道施工期和运营期的安全，隔离了隧道与隔离桩或墙外侧工程之间的相互影响。2、本专利技术的穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造及方法，很好的解决了盾构施工期和运营期可能出现砂层塌漏的灾难性风险，保护方法质量可靠，施工便捷，安全经济。3、本专利技术的穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造及方法，该方案简便易行、经济合理、技术成熟、前景广阔、效益良好。附图说明图1是本专利技术实施例的穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本专利技术进一步详细说明。作为本专利技术的一种较佳实施方式，如图1所示，本专利技术提供一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造，包括沿盾构隧道3走向设置于其两侧的隔离墙4、位于隔离墙4底部的墙底注浆帷幕5、设于两道隔离墙4之间的多个墙间满铺注浆带6。其中，隔离墙4位于盾构隧道3两侧砂层1中，根据盾构隧道3设计高程、走向及周边施工环境确定施工位置，结合砂层塌陷角计算确定隔离墙4的墙顶高度，墙体顶部高度略高于塌陷影响线，保证墙外发生塌陷时不会对隧道造成影响。墙底注浆帷幕5位于隔离墙4底部，先于隔离墙4施工，根据岩溶发育情况布置2～3排注浆孔，注浆孔深度穿过岩溶发育区(根据地质勘查结果确定注浆孔孔距，梅花形布孔)，阻断内外水力联系，填充墙底溶洞，确保溶洞填充密实，提高承载力，施工完成后隔离墙4和墙底注浆帷幕5成为一体。帷幕注浆是一种注浆技术，是用液压或气压将能凝固的浆液按设计的浓度通过特设的注浆钻孔，压送到规定的岩土层中，填补岩土体中的裂缝或孔隙，旨在改善注浆对象的物理力学性质，以满足各类工程的需要。对两道隔离墙4之间的基岩2进行满铺注浆，以填充隧道底部存在的溶洞，提高基岩承载能力，注浆孔密度根据岩溶发育情况确定，注浆孔深度需达到勘探发现溶洞底部。完成全部注浆并检查合格后，即可开始盾构隧道施工。本专利技术通过对岩溶发育地区的盾构施工地基进行处理，包括对盾构隧道3两侧砂层进行阻隔，对隧道影响范围内的溶洞进行注浆，提高地基承载力，同时阻隔内外水力联系，对隧道下方岩溶进行满铺注浆处理，确保隧道施工、运行过程安全。本专利技术的穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造的施工方法，包括如下步骤：步骤一，墙底注浆帷幕5的施工：根据岩溶发育情况布置若干排注浆孔，注浆孔深度穿过岩溶发育区根据地质勘查结果确定注浆孔孔距，梅花形布孔，阻断内外水力联系，填充墙底溶洞，确保溶洞填充密实；步骤二，隔离墙4的施工：先确定施工位置和墙顶高度，再在墙底注浆帷幕5的上方、待施工盾构隧道3的两侧砂层1中，施工形成隔离墙4，与墙底注浆帷幕5成为一体；步骤三，墙间满铺注浆带6及填充施工：在两道隔离墙4之间从砂层1向岩溶区施工墙间满铺注浆带6，进行满铺注浆，以填充隧道底部存在的溶洞。完成全部注浆并检查合格后，即可开始盾构隧道施工。优选地，在所述步骤一中，根据地质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造，其特征在于：其应用环境为上覆为砂层(1)的岩溶塌陷区，所述穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造包括：隔离墙(4)、墙底注浆帷幕(5)、墙间满铺注浆带(6)；其中，所述隔离墙(4)位于盾构隧道(3)两侧砂层(1)中，用于阻隔内外砂层及内外的水力联系；所述墙底注浆帷幕(5)位于所述隔离墙(4)底部、基岩(2)中，用作形成隔渗帷幕；多个所述墙间满铺注浆带(6)设于两道所述隔离墙(4)内侧，位于所述砂层(1)和所述基岩(2)中，以填充所述隧道(3)底部的溶洞。

【技术特征摘要】
1.一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造，其特征在于：其应用环境为上覆为砂层(1)的岩溶塌陷区，所述穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造包括：隔离墙(4)、墙底注浆帷幕(5)、墙间满铺注浆带(6)；其中，所述隔离墙(4)位于盾构隧道(3)两侧砂层(1)中，用于阻隔内外砂层及内外的水力联系；所述墙底注浆帷幕(5)位于所述隔离墙(4)底部、基岩(2)中，用作形成隔渗帷幕；多个所述墙间满铺注浆带(6)设于两道所述隔离墙(4)内侧，位于所述砂层(1)和所述基岩(2)中，以填充所述隧道(3)底部的溶洞。2.如权利要求1所述的穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造，其特征在于：所述隔离墙(4)的墙体顶部高度高于塌陷影响线。3.如权利要求1所述的穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造，其特征在于：所述隔离墙(4)由桩和桩间止水帷幕组成。4.如权利要求1所述的穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造，其特征在于：所述隔离墙(4)为连续墙。5.如权利要求1所述的穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造，其特征在于：所述隔离墙(4)和墙底注浆帷幕(5)施工完后成为一体。6.一种如权利要求1-5任一项所述的穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护构造的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，墙底注浆帷幕(5)的施工：根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雪兵，王金龙，娄英豪，吕延豪，游龙飞，刘磊，张婕，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42