[发明专利]一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护装置及方法

说明书

本发明公开了一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护装置，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。

技术领域

本发明属于盾构隧道领域，具体涉及一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护装置及方法。

背景技术

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。

发明内容

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，本发明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，按照本发明的一个方面，提供了一种穿越岩溶区上覆砂层的盾构隧道保护装置，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装置包括：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，按照本发明的另一方面，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：