研究・
摘要：城市轨道交通工程建设投资大、建设周期长，地质 与周边
环境条件复杂，施工技术难度大，为高风险工程。城市轨 道交通工程建设的高风险，直接影响到人民群众的生命财产安全 等公共利益，甚至影响到社会的和谐、稳定。而地质条件是城市 轨道交通工程的载体，是工程施工改造的对象，是工程与周边环 境相互作用的媒介，直接影响着工程建设的工期、造价和质量安 全，所以地质条件是城市轨道交通工程建设的基础，是重要的客 观条件和风险因素。城市轨道交通建设工程风险主要为地质风 险。本文针对岩溶地区盾构法工程施工可能存在的风险，总结、 归纳和研究风险控制技术措施，通过分析比较提出针对性的风险 控制措施及控制要点。
关键字：地铁建设；盾构施工；岩溶；风险分析 中图分类号：U231文献标识码：A
1引言
广州地区素有“地质博物馆\"Z称，区域范围内地质条件十 分复杂，其屮岩溶地区不利地质条件尤为难以克服。广州地铁已 建成通车的多条线路均不同程度通过岩溶发育区；在建的线路 中，尤其是九号线经过岩溶发育地层，被中国工程院院士称为全 国第一条建在溶岩上的地铁，施工难度风险最大。岩溶发育给建 设工期、投资及施工安全等方面造成了诸多不利影响［1］。针对岩 溶地区盾构法工程施工可能存在的风险，总结、归纳和研究风险 控制技术措施，通过分析比较提岀针对性的风险控制措施及控制 要点。
2盾构法施工风险分析
岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层（碳酸盐类、硫酸盐 类、卤盐类等）进行以化学溶蚀作用为主，还包括流水的冲蚀、 潜蚀，以及坍塌等机械侵蚀过程所形成的各种地表和地下形态和 现象的总称，又称喀斯特地貌［2⑶［4］。以广州地铁某区间地质图 为岩溶典型地质概化图，在隧道范围内、隧道顶部及底部均有岩 溶发育］。
图1岩溶典型地质概化图
2」突水、突泥风险
盾构掘进揭露溶（土）洞或当挖除上部土层时下伏岩溶顶 板厚度不足以平衡岩溶水压力，会击穿岩溶顶板，导致洞内的水 或泥涌出。
对应处理措施：在岩溶发育地区需进行加密补勘、地质预 报与超前钻孔以探明未知岩溶；对探明的溶土洞可进行地面预填 充、加固处理；对基底部位岩溶采用挖填、灌填、桩基、跨盖法; 对于已探明的岩溶采用“溶（土）洞填充+水泥土墩柱叩勺方法提 高地基承载力。
2.2盾构机栽头、侧偏、陷落风险
盾构机掘进揭露溶（土）洞盾构掘进揭露溶（土）洞或当 挖除上部土层时下伏岩溶顶板厚度不足以平衡上部压力，易导致 盾构机栽头、侧偏、陷落等风险。
对应处理措施：在岩溶发育地区需进行加密补勘、地质预 报与超前钻孔以探明未知岩溶；对探明的溶土洞可进行地面预填 充、加固处理；采用挖填、灌填、桩基、跨盖法；对于已探明的 岩溶采用“溶（土）洞填充+水泥土墩柱'，的方法提高地基承载力。
2.3地基承载力不足风险
当地基主要受力层范围内有岩溶发育或可溶性岩石发生断 裂，在断裂、裂隙处，地下水流易将物质迁运至别处，使土层不 断瓦解形成土
洞，导致地基承载力不足。
对应处理措施：在岩溶发育地区需进行加密补勘、地质预 报与超前钻孔以探明未知岩溶；对探明的溶土洞可进行地面预填 充、加固处理；采用挖填、灌填、桩基、跨盖法；对于已探明的 岩溶采用“溶（土）洞填充+水泥土墩柱'，的方法提高地基承载力。
2.4岩溶条件下盾构法施工的风险分级
考虑岩溶的发育情况及其与盾构法隧道的位置关系，将岩 溶条件下盾构法隧道施工的风险划分为4个等级，见下表。
表1岩溶条件下矿山法施工的风险等级
注：小溶洞为小于2m的溶洞；大溶洞为大于2m的溶洞。
3工程实例
3.1工程地质及水文地质
第四系含水地层主要以冲洪积粉细砂、屮粗砂层、砾砂层 为主，其渗透系数为10.70〜14.61m/d,属强透水含水层。第四 系其余土层屮的人工填土透水性一般，而淤泥质土及冲洪积、残 积土层透水性最弱。一般而言，勘察区砂层屮地下水具统一的地 下水面，属潜水，局部出现多层水位且上部有相对不透水层时， 具有微承压性，人工填土中主要为上层滞水。
3.2岩溶发育情况及其对工程的影响
根据土洞和隧道相对位置关系、土洞周围地层及土洞发育 情况，土洞对盾构隧道的影响由以下几种情况：
（1）隧道上方的土洞，对盾构隧道施工影响，主要是由于 土洞
的存在，减少上覆土层的厚度，易发生冒顶泄气等事故，宜 在盾构掘进前处理。
(2) 对于存在隧道洞身范围的土洞，特别是比隧道直径小 的，
对盾构隧道施工影响很小，可以不予处理。
(3) 对于隧道下方的土洞：一种是距离隧道底较近的，盾 构掘
进时，土洞坍塌，易造成盾构机载头，应在盾构掘进前处理; 另一种是距离隧道底较远的，但土洞上方是砂层，无隔水层，盾 构掘进时，砂层经振动后，土洞易发生坍塌，从而造成盾构机整 体突然下沉，应在盾构掘进前处理。
该区间隧道埋深较浅，隧底埋深为12m〜16m。溶洞距离 隧道较深或有充填物，溶洞对隧道影响较小。但对于隧道下方无 充填、且洞顶上部无隔水层的溶洞，盾构掘进施工时，易发生局 部坍塌，影响盾构工程的施工，应予处理。
3.3处理原则
根据区间沿线溶土洞发育情况，本区间的溶(土)洞处理 原则及范围如下：
(1) 隧道洞身范围的土洞，不需处理；
(2) 溶(土)洞内充填物的标贯大于5,,不需处理；
(3) 需处理的土洞，一般应在隧道平面轮廓线外3米范围 以内，
且满足以下条件之一：隧道上方的土洞；隧道底下方10 米范围内的土洞；隧道底下方10米范围外的土洞，上部无不透 水层；
(4) 溶洞处理应根据岩面以上土层性质、岩体的特性、溶 洞的
填充情况等综合判断。需处理的溶洞，应在隧道平面轮廓线 外3米范围以内，且满足以下条件之一：隧道顶以上存在的溶洞; 隧道底以下5米范围内存在的溶洞；隧道底以下5米〜10米范 围内的溶洞，溶洞的上部为砂层。盾构隧道施工过程中应加强二 次注浆；盾构管片安装时，隧道底部要预留好隧底加固注浆管， 以便在盾构施工完后处理新发现的溶（土）洞。
3.4溶（土）洞处理措施
图2 2mx2m洞体边界探查钻孔布置示意图
（2）溶（土）洞处理措施。溶（土）洞采用压力注浆的方 法进
行充填处理。对于溶（土）洞的处理分2种，对于全填充溶 （土）洞、半填充溶（土）洞、空洞高小于5m的未填充溶（土） 洞采用水泥浆进行注浆充填；洞高大于5m未填充溶（土）洞采 用水泥砂浆进行充填。
除岩溶发育以外，该区间还处于上软下硬地层。为此，采 用泥水盾构在岩溶地层屮的施工技术。该项技术通过刀具选型配 置和控制刀盘转速，减小了硬岩地层对滚刀的冲击，保证了上软 下硬地层屮长距离掘进，合理控制泥浆指标、选择环流模式和参 数，减少了泥饼的形成，保证了切口水压的平稳，结合二次注浆, 有效控制了地面沉降，采用超前钻探的方式判定未知溶（土）洞, 降低了溶（土）洞对盾构施工的影响。
4结论
（1） 一些由于岩溶问题引起的事件/事故，主要是由于施 工
前没有探查到岩溶典型地质，因此在施工前应对岩土勘察报告 进行仔细分析，根据勘察报告上的岩土特征判断在拟建工程范围 内是否会存在岩溶发育情况，如判断为可能存在上述典型地质则 应采取相关的预防措施，如超前地质预报、补充勘察等。
（2） 城市地铁线路很大一部分是从城市道路下方穿过，且 埋深
较浅（一般为5〜30m）,而道路上方往往管线密布，车辆来 往频繁，各种干扰众多，所以，在进行城市地铁超前地质预报时, 预报方法的选择和实施方式与普通公路或铁路隧道超前预报方 法将有所不同。此外，地质条件也是决定城市地铁超前预报方法 选择和实施一个重要因素。
（3 ）对探查到的岩溶应针对不同工法编制有针对性的专项 处理
方案。目前对探查到的岩溶有条件的情况下优先采用地面预 填充加固处理，针对不同工法还可以分别采用不同措施。
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