地下空洞处理方案

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1、“水冲沙”在成都地铁的应用一、应用背景1、成都地铁工程概况本标段区间地铁线路处于人民北路和人民中路上由北向南，沿人民北路南部和人民中路敷设，隧道埋深平均在13米以下。隧道穿越的地层主要为卵石土、卵石土层，局部有少量粉细砂地层。隧道上方覆盖层主要为卵石土、粉细砂、粉土、粉质粘土和杂填土层，总体工程地质条件较差。本隧道区间地下水位高，整个隧道都在地下水位线以下，且砂卵石地层渗透系数大，一般为12.53～27.4m/d。地面为机动车道，并分布有管线，主要有排水管线、污水管线、给水管线、电力电信管线管道，管线基本不处于隧道正上方，但由于有机动车道故对沉降

2、要求很高。2，成都地铁地层损失状况及“水冲沙”的必要性分析：从工程概况中得知，成都地铁是在高富水、沙卵石地层广泛分布的条件下进行建设的。由于砂卵石在富水条件下的自稳性很差，很容易造成喷涌、砂卵石层坍塌，导致出渣量超过施工要求，同时造成地面塌陷。今年后半年来，地面塌陷这样的恶性事例在成都地铁一号线的其它项目已发生过多次，社会影响极坏。为了确保整个盾构机的正常、安全生产，目前一号线所有的盾构标都在想办法处理由于各种原因造成的空洞。目前一致的办法均是先通过钻孔确定地下空洞位置，再从钻孔处灌入填充物的方法来补充损失的地层。成都地铁一号线的其它盾构标均采用

3、从钻孔处注入水泥砂浆或者混凝土的办法进行地层补充。尽管注浆速度比较快，但存在很多弊端。例如：成本高，约是灌砂成本的5～8倍；改变原有沙卵石地层的透水性；在管线密集的地方容易造成地面隆起与管线破损；由于砼的流动性限制不能保证将地下空洞完全填满，为日后的局部沉降与塌陷埋下了隐患。综上，与“注浆法”相比，“水冲沙”要省事、省力、省钱，故我项目部采用“水冲沙”来补充损失的地层。3，“水冲沙”的理论分析“水冲沙”并非简单地“用水冲沙”，自然界的“水冲沙”现象是复杂的非典型固液二相湍流运动，是一种复杂的物理现象，具有随机性和不重复性。他的形成特征主要包括：水

4、的流体性质（流速、流量）、沙的结构特点、沙的物理性质（饱和度、重度、沙粒之间的摩阻力）、及其它影响因素。研究表明，沙的沉积与流场分布密切相关，而流场分布主要取决于水流的断面形状及周边地形、地貌、周边环境及流速、流向。　　总之，水冲沙就是借助“水往低处流”的力量，依靠人工调节水量与沙量，创造一种“人造流沙”，输沙入洞补充地层的方法。因此，“水冲沙”从理论上具有可行性。二，实际应用：本文仅选取具有典型性的部分区间说明该方法的实际使用效果。自我项目部S365盾构机文武路站始发后，恰遇成都地层丰水期（地下水位在地面以下2.8米附近），又遭遇透镜体砂层，盾

5、构机掘进的生产环境极其恶化。自2008年10月8日至2008年10月17日，S365盾构机共遭遇喷涌4次，由于地质原因多出渣量高达100余方，地面沉降明显。盾构机上方为人民中路三段万福桥附近，车流量极大，为确保安全生产，避免发生地面坍塌的恶性事件，我项目部采用钻孔定位“水冲沙”的方法对损失地层进行补充，10天内我项目累计“灌砂”124方，补充效果良好，补充后的地层沉降明显减少或者沉降停止。三，效益分析相对于成都地铁一号线其他兄弟单位采用的“注浆法”，我们采取“水冲沙”收到了很好的经济效益与社会效益，下面举例说明：例如成都地铁一号线中铁二局项目部采

6、用“注浆法”补充地层，由于注浆不充分、不及时,自08年9月份以来已经发生两起地面塌陷车辆陷落的恶性事件，社会影响极差，严重损害了该公司的企业形象。同时注浆需要的机械多、占地面积大（严重影响交通）、对周围环境影响较大，而且成本高（忽略掉人力成本，成都市的商品混凝土市场价在550元/m3左右)。相比之下，我们采用“水冲沙”能够及时有效的解决地下空洞的问题，未发生一起地面塌陷事件，同时“水冲沙”需要的机械简单且人力配置较少，尤为突出的是降低了成本：成都市中砂的市场价是80元/m3左右，每处理100m3的空洞仅材料费就可以为项目部节省47000元，经济效

7、益非常明显。总之，在成都这种高富水砂卵石地层进行地铁施工，地层损失是不可避免的，而钻孔定位后“水冲沙”补充地层则不啻于一种很好的解决方案。