1、广州地铁三号线北延段白云大道北站岩溶分析及处理摘要：以白云大道北站岩溶处理的工程实践为例，论述了在岩溶地区进行工程建设时，对溶、土洞进行处理的必要性；介绍了对溶（土）洞探查及处理方法。 关键词：岩溶；探查；岩溶处理 一、工程概况 本工程为广州地铁三号线北延段工程白云大道北站，设计起点里程为 YDK-9-429.700，设计终点里程为 YDK-9-587.400。车站长度 167m。车站北侧为同泰路，规划为华南路三期道路，东侧为白云大道，南侧为23 层建筑及厂房，场地平整。 该车站采用明挖法施工，基坑采用连续墙支护+内支撑方式，三跨双柱结构。 根据勘察资料显示溶、土洞较发育，车站范围勘察钻孔（包
2、括利用已有钻孔）见洞率约为 46%，故在车站围护结构施工前首先需要对溶土洞进行处理。 二、工程地质条件及水文地质条件 （一） 、地形地貌情况 白云大道北站地貌形态为广花冲积盆地，地形平坦较开阔，地面标高 21.7123.46m。 （二） 、岩土分层特征 本站结构顶板覆土厚约 3m，基坑深度约 18m，基坑标准段宽度22.5m。主要通过的地层为冲积洪积粉质粘土层、软塑可塑状残积土层，局部为砂层，结构底板主要坐落在 5C-1B 及 4-1 层上。分布比较连续，地基承载力特征值为 200Kpa 。 （三）岩溶地质特点 该车站地层成因类型较复杂，第四系类型有冲洪积相、残积相等，基岩为壶天群灰岩，地层中
3、发育土洞、岩溶等不良地质作用，影响场地的稳定性。 岩溶是指可溶性岩层，如碳酸盐类岩层（石灰岩、白云岩）等受水的化学和物理作用产生沟槽、裂隙和空洞，以及由于空洞顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等类现象和作用的总称。岩溶发育具备的三个条件是，具有可溶性岩层，具有溶解能力（含 CO2）和足够流量的水，地表水有下渗、地下水有流动的途径。 岩溶：钻孔揭露场地的岩溶较发育，有些钻孔还发育两层甚至三层的岩溶。岩溶一般在结构底板之下（图 1） 。 图 1 车站左线地质剖面图 洞体稳定性分析：从钻孔见溶洞情况可以看出，顶板最小厚度仅为0.10m。由于顶板厚度小，岩溶洞体高度大，且充填不好，在受到外力作用情况下，可造
4、成顶板塌落，地面发生塌陷，对于结构稳定性和桩基施工影响较大。 三、岩溶处理设计 1、岩溶处理的目的 1）满足永久结构的承载力、变形 溶、土洞填充物性质软弱，随着时间的推移，并受周边环境的变化以及地下水活动的影响，很可能出现洞体坍塌现象。通过对洞体充填物的加固处理，提高其自身强度，从而提高洞体的稳定性，降低洞体坍塌而引起的地层塌陷，进而减小变形缝处的差异沉降。 2）降低施工期间突水事件发生的机率 岩溶水属承压水系，随着施工期间基坑的开挖，水头上方土重的不断减小，岩溶承压水可能造成基坑突水事件的发生。通过对浅层、薄板溶洞的充填加固处理，相当于增加溶洞顶板厚度，从而降低出现基坑突水事件的机率。 3）
5、降低新生土洞对车站稳定性的不利影响 对溶、土洞的认识，现在普遍认为溶洞的发育周期较长，通常以百年计，在地铁运营期间出现新生溶洞的可能性很低，故对溶洞的处理主要针对目前勘察发现的顶板较薄、有漏洞、可能促成新生土洞发展的浅层溶洞；而土洞的发展速度较快，当土层具备一定条件时土洞将很快产生，这对使用中的区间车站将产生不利影响。 2、岩溶处理的原则 岩面位于车站结构底板底以下 10m 范围内的地质区段为高风险区，需要进行处理，10 米高度以外为低风险区，不做处理。按岩土分界面处于车站下 10m 平面内的纵向长度来确定高风险区的长度。高风险区溶洞，高、低风险区土洞，在隧道结构边墙外 3m 范围以内都要进行
6、填充密实处理： 1）位于 10m 线以内的已揭示全部溶洞，自地面进行充填（填砂、注浆）加固； 2）凡是车站范围内、地质勘查已揭示的土洞，全部自地面进行充填（填砂、注浆）加固处理。 5）岩溶探测的方法： 施工时，利用详勘钻孔，首先选定一揭露出溶（土）洞的详勘钻孔，以该钻孔为中心，分别沿地铁线路方向和与地铁线路垂直的方向按间距2.0m（线路方向）和间距 4m（与线路垂直方向）钻孔探查溶（土）洞东南西北四个方向的边界，将溶（土）洞范围大致分为四个象限区，然后在每个象限区安排一到两台引孔钻机进一步探查各个象限区内溶洞边界。钻孔在平面上按照梅花型布置。 6）灌浆加固效果检查 （1）检测方法 采用钻孔取芯
7、，做抗压试验为主，抽水试验为辅； 对加固地层做原位标贯试验。 （2）检测标准 土洞：采用随机原位标贯试验，标贯击数应不小于 10 击； 溶洞：采用随机钻孔取芯，做抗压试验，无侧限抗压强度0.15Mpa。 溶（土）洞处理图见下图。 4、水泥墩柱加固处理的方法 1）作用机理及处理原则 使用旋喷桩将车站下的土体进行分段加固，阻止新生土洞以及未得到处理的土洞大规模发展。此方法利用了车站本身的纵向刚度：即车站本身箱体结构可以抵抗其下方出现一定尺寸的洞体（最大跨度 10m） 。水泥土墩柱【即桩与土的组合体系】按照纵向 10m 长（沿线路方向） 、20m间矩（墩与墩的中心距）的基本布置原则。受施工工艺和安全
8、施工的限制，在本工程中如果施工深度不超过 18m，水泥土墩柱采用水泥搅拌桩工艺可行，并能降低工程造价；当深度超过 18m，施工质量和安全难以得到保证，故土墩柱以旋喷桩为主，桩径 550mm，桩与桩之间咬合 100mm。岩溶处理总平面图见下图 2）旋喷桩的终桩标准 水泥土墩柱的竖向长【即旋喷桩深度】原则上要求达到岩面，要求旋喷桩深度首先要保证穿过地层、 ，具体情况按照以下原则执行： （1） 、 、 、地层可作为旋喷桩的终桩条件； （2）遇到地层时，要求旋喷桩进入地层不小于 2m； （3）当左、右线岩面高度不同（即一条线处于高风险区，另一条线处于低风险区）时，以车站底板下 10m 作为终桩条件。 四、工程参数成果 根据土洞注浆体标准贯击数及溶洞注浆体抗压强度的抽芯检测结果，均可符合设计要求，目前该地铁站已经竣工投入使用，效果良好。 五、结论 岩溶无论对于地铁隧道施工阶段还是运营阶段都有很大的风险，因此在岩溶地区进行隧道施工必须进行处理。探查溶（土）洞的分布及处理大型，复杂溶（土）洞的方法已经逐步成熟，除本文介绍的方法外，还有桩基处理法等等，但由于岩溶分布的复杂性及不确定性，对长大深埋隧道中的溶（土）洞的探测相对较困难，处理成本较高。随着科学技术的发展，岩溶探测及处理方法将会更加经济合理。
