盾构掘进遭遇地层空洞怎么办？这是伦敦Lee深排隧道建设团队的经验

该地区实施的历史地下工程在施工中曾遭遇多个地层空洞，但该区地层取芯勘探的历史数据却极少，因此施工方在隧道沿线新设了26个取芯钻孔，结果25个钻孔中取芯结果为白垩岩，1个为砂岩。

勘探前的基础地质模型

地层勘探中还发现了两个断层带：长500m的格林威治断层带，存在39m垂直位移；长900m的Graben断层带，其中的Thanet砂层位于隧道轴线内。两个断层带的存在使隧道轴线在西端Abby Mills泵站处高度降低了10m。巧合的是，这对后续的Tideway系统的水力坡度起到了改善的积极作用。

勘探后重新建立的细致地质模型

后续1000环的推进拼装以150m/周的速度顺利进行。直到2013年7月11日，现场突然发现白垩岩的颜色发生了变化，出现了褐色的岩土——施工人员判断可能是盾构进入了Graben断层带。

随后发生了令人震惊的情况：盾构护盾上方形成了一个空洞，盾构泥水中开始出现整块的燧石（极其少见，说明地层软弱）。施工方立即再次进行注浆，并且降低了刀盘的扭矩和推力。

盾构穿越空洞

5天后，泥浆中出现了河阶沉积物（即地表物质）。盾构并未因此停机，而是将开挖面压力增加了0.7bar，继续掘进，最终穿越了该区域。

之后的掘进一切顺利，包括Graben层断裂带的穿越。据估计，临近DFH空洞区域最大长度约100m，盾构穿越的空洞本身长度仅10m。

该图显示了当TBM穿越空洞时，

刀盘接触和扭矩的减少以及弃土重量的相应增加

掘进中沉降一般为2-3mm，但在穿越空洞时，沉降值迅速增加。由于空洞上方区域内存在医院、砖石结构的老旧下水道与燃气管线，因此施工方进行了钻孔勘探进行验证，并且建立了新的地层模型。

新的地层建模表现出了空洞

2013年8月，施工方打设了4个钻孔，其中3个直接穿越砖砌排水隧道，结果证明砖砌结构的隧道并未受到损坏；同样，可能由于冲积层的膨胀，下水道下方也未出现裂隙。下水道下方的地层为：冲积层深至14m，河阶砾石层深至21m，下方是扰动的白垩岩层、Thanet砂层与河阶沉积层。其中，白垩岩层较一般区域高出最多20m；Thanet砂岩层较一般区域低至少10m。

穿越下水道的钻孔

盾构穿越空洞五个月后，地表沉降监测发现沉降趋势明显增加，与地下含水层水位下降有关。

后经过调查发现，这一现象是Crossrail工程建设中Limmo站的降水作业相关。施工团队与Crossrail岩土技术团队取得了联系并进行了数据交换，对地下水位和之后的沉降进行了密切监控和建模。该合作意义重大，它表明一个区域（恰好靠近另一个空洞）的降水作业能够影响2.9km之外的DFH空洞的沉降，空洞之间存在“联动”。

对于空洞区的具体地质建模

根据对DFH空洞的地质研究，发现它的地质特性更加复杂，大型空洞对地层的影响较以往的研究结论更大；深入白垩岩的空洞之间可能会在相当长的距离内存在水文联动。