1、1概述地铁工程穿越岩溶地区处理技术【摘要】作为严重危害地质工程安全的因素，岩溶问题不容回避。本文以武汉地铁 2 号线广埠屯一光谷广场岩溶处理的工程为例，提出了对岩溶问题的处理原则的基本思路，详尽地论述了在岩溶等恶劣地质条件下兴建地铁区间隧道、车站跨越等工程处理方法及工程风险方面的预防措施，对探测溶洞、规划风险地带以及岩溶注浆的设计与施工方法，制定了一系列的施工控制要求，着重对岩溶的技术处理方式和控制灌浆技术指标方面进行了重点分析，希望能为以后的类似工程提供一定的参考和帮助。 【关键词】岩溶处理，注浆加固，地铁工程，质量检测 中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号： 一前言 众所周知
2、，由于部分溶洞中泥水混合物含量过高，往往遇到要穿越岩溶地层，如何正确处理溶洞问题，一直是地铁隧道工程施工过程中的难题，如果处理不好，有可能出现与周边水系相连通而出现承压水顶穿洞壁，造成涌水的工程事故，也有可能会由于地基承载力不够、引发地基局部滑动甚至塌陷，出现不均匀沉降等问题，严重影响工程安全运营1-3。本文以武汉地铁 2 号线为例，在岩溶地区地铁工程方面，对矿山法隧道及明挖法车站的运用、设计、施工技术等进行了深入细致的分析2研究，以期对类似工程提供一定的指导意义。 二、工程地质说明 由左、右单洞隧道组成的武汉地铁 2 号线广埠屯-光谷广场区间隧道线，有十三米的间距，施工方法上采取了矿山法；车
3、站则采取了明挖法4，基坑深度普遍在 16.0-20.0m 之间。施工过程中穿越的是第四系中更新统粘土(10-1)、粘土夹砾石(10-2)、粘土(10-3)、粉质粘土夹碎石(10-4)和二迭系龙潭组(P2 l)强风化含碳硅质页岩和泥岩。位于车站及其它部分区间的隧道结构底板下伏的基岩为石碳系黄龙组灰岩、二叠系栖霞组灰岩、三叠系大冶组灰岩地层，裂隙发育中有溶蚀现象和溶洞现象并存，地下岩溶水也混杂其中，大约有 3.2km 的穿越线路。 用钻探探测结果显示，主要有溶隙和溶洞两种发育类型存在于此，灰岩的上部主要表现为溶隙发育类型，层面和裂隙影响着它的发育方向与发育强度；在基岩表面往下 13m 处是强溶蚀带
4、的发育深度，有碎石和粘土填充于此。而场地区最重要的溶蚀现象的表现方式就是溶洞。共计有 231 个钻孔分布在灰岩区，其中有 116 个钻孔探测到了溶洞，平均算来，钻孔遇洞率约为 50.2%。有 24 个是石碳系黄龙组灰岩的钻孔，其中有 16 钻孔揭露了 22 个溶洞，有高达 66.7%的钻孔遇洞率，岩溶率是14.1%；共有 37 个钻孔分布在二叠系栖霞组灰岩中，其中 23 个钻孔揭露出 38 处溶洞，有高达 62.2%的钻孔遇洞率， 14.2%的岩溶率；共计有170 个钻孔分布于三叠系大冶组灰岩，其中有 77 个钻孔揭露 137 个溶洞，有 45.3 的钻孔遇洞率，8.1%的岩溶率。通过对上述勘
5、探资料的归纳整理，溶洞大概在以下特点：有占 90.8%的洞高在 0.13.0m 之间，各地层3中的溶洞占大部分都是全充填，小部分是未充填，极少数是半充填，灰华沉积布满未充填溶洞和半充填溶洞的洞壁周围；全都位于地下水位之下的有石炭系黄龙组 ( C2h ) 、二叠系栖霞组( P 1q ) 地层中的溶洞。三、岩溶处理原则与方法 1、岩溶处理的作用 （一）可以达到长期性的结构的承重力以及变形方面的要求。溶隙及江溶洞的填充物形态比较软弱，在漫长的岁月之后，在周围环境和地下水的影响下，或许有洞体倒塌的现象出现。加固处理洞体充填物，可以提升洞体的自身强度和稳定性，减少结构变形缝隙位置上的不均匀沉降，减弱因洞
6、体坍塌而引发的地层塌陷。 （二）把施工时间内发生突水事件的机率降到最低。采取矿山法对本 区间隧道进行施工，属承压水系的岩溶水，可能会随着施工时隧道的掘进，造成掌子面突水事件。加固处理了浅层及薄板溶洞的充填层， 溶洞上覆土体的厚度相应增加了，这就大大减少了突水事件的发生机 率。 2、进行岩溶处理的规则： 依据工程水文地质资料，以高风险区段与低风险区段来划分了溶洞的工程风险程度。 (一 )在对位于高风险区内的溶洞处理时，必须填充紧密结实。 ( 二 ) 在对溶洞从地表开始注浆充填加固时，也应同时完成对岩面注浆施工。 ( 三 )如果溶洞洞径超过 5m 时，需重新研究这种特大型溶洞的具体4处理方案。 3
7、、溶洞紧急处理措施 ( 一)对钻孔探测显示岩溶洞穴高度超过 1m，且为无填充溶洞或半填 充溶洞的，普遍采取间歇式静压灌浆法。在必要的时候，可以把速凝剂适当添加在水泥砂浆或水泥浆之中。洞径超过 5m 的那些特大型无 填充溶洞，可以先投放碎石 ( 510ram)，然后再采取注浆加固。 ( 二 ) 对钻孔探测结果显示岩溶洞穴高度不超过 1m 和全填充溶洞，可用静压式灌浆直接施工。 ( 三) 针对异常区采取钻孔探测，如果存在异常溶洞就依据溶洞洞径 大小进行相应的加固处理，若没有溶洞存在，就采取压力注浆的方式进行加固填充和封孔处理。 4、洞内岩溶处理的辅助方法 ( 一 )有的岩溶发育区段并没达到溶洞处理
8、施工的要求，在隧道施工时，必须结合地质情况进行综合超前的预报，同时针对地表降水、探查注浆方法和对岩溶水的控制，及时对岩溶采取相应的处理措施。 ( 二 )从地质勘察结果上看，应该在距岩溶发育区段约 5m 处，进行洞内超前钻探方面的验证。在开挖掌子面四周以及中部位置让 79 个 钻孔分布其上，钻孔必须探入灰岩深层位置。开始水泥注浆时，应充分利用超前钻探孔。如果遇上溶洞，就依此处理进行注浆加固。 四、灌浆时对技术方面的要求 1、灌浆压力 一般说来，灌浆压力必须在灌浆过程逐渐提升，就算达到设计灌浆5压 力后，也应持续注浆超过 30min。 2 、灌浆完成的标准： （一）当设计压力达到最强值时，灌浆孔内
9、注入率不超过 1.0L /min时，持续灌注 30min 后，可视为灌浆作业完成； （二）在整个灌浆过程中，在设计压力达到最大值时总灌浆的时间不得低于 60raio。达到这两个规定，灌浆作业才算完成。 3 灌浆时应注意的问题： (一 )如果在灌浆时有串孔、漏浆、冒浆、或不起压等严重的情况发生，要依据出现的程度，采取相应的措施进行紧急处理 ( 二 ) 必要时，可以选用花管灌浆的方式，迁用的花管长度在 12 m 之间，保持 10cm 的间距，8mm 的直径。 五、溶洞处理的质量检测方法 ( 一)检测方式：检测溶洞处理质量的方式，通常主要是采用钻孔取 芯、辅之以压水试验相结合的方法进行灌浆质量方面的
10、检查。 (二 )检测标准：溶洞洞径超过 2m 时一定得通过质量检查，余下的溶 洞洞径在 2m 以下的，可以按溶洞处理总数的 10%的比例抽查溶洞灌 浆质量。 ( 三 )如果达不到以上检查标准，就必须对受查溶洞进行加固区灌浆补强施工。 ( 四) 在单元工程灌浆结束七天后，就可以着手质量检查孔的压水检测工作了。 六、结束语 6当前，武汉地铁 2 号线广埠屯光谷广场区间隧道已全部施工完毕，遵循上述方案，制订了岩溶风险区的划分、处理岩溶方式以及灌浆方面的要求和质量方面检测要求，在对地表采取了岩溶注浆处理之后，才开始了在车站和区间隧道的掘进，达到了满意的的工程效果。但地下工程并非一成不变，就现在的地质预
11、报方法来说，都或多右少地存在着局限性，所以，在设计工程之初，还是要对溶蚀地层尽量避开，防止发生突泥突水事件，在条件允许的情况下探明岩溶存在的具体方位，确保安全施工顺利进行。 参考文献 ： 1 陈建，地铁隧道穿越溶洞的施工处理技术探讨 C 大直径隧道与城市轨 道交通工程技术2005 上海国际隧道工程研讨会，上海：2005 2 谭贻荣，浅谈广州地铁二号线北沿段溶洞、土洞处理方案 J ，广东建材， 2007，( 7 )。 3 罗俊成，吏海鸥，多种地质构造交汇带的岩溶发育区的地铁隧道设计 J ，广东土木与建筑，2002 ( 2 )。 4 武卫星，郭晓刚，朱敏武汉轨道交通广虎区间隧道爆破施工方案优化 J ，人民长江，2010，41( 10 )，3033。 5 长江勘测规划设计研究院、武汉市轨道交通二号线一期工程 V标卓豹路段岩溶、地下水专题研究报告 R 、武汉：长江勘测规划设计研究院，2008 6 胡建华，广州地铁五号线草淘盾构区间溶洞处理方案 J ，7西部探矿工 2006( 8 )。
