1、武汉地铁 27 号线纸坊大街站溶洞处理方案中煤特殊凿井有限责任公司武汉地铁 27 号线维护工程项目部二零一五年九月溶洞处理方案编制依据及目的1目录第一章 编制依据及目的 .11 编制原则 .12 编制依据 .13 编制范围 .14 编制目的 .1第二章 工程概况 .21 工程简介 .22 地质条件 .23 溶岩对车站的影响 .3第三章 总体部署 .41 项目组织机构 .42 人员组织 .43 主要机械设备 .54 材料准备 .55 钻前准备 .5第四章 主要处理方案 .71 溶洞类型鉴别 .72 处理方法 .7第五章 质量保证措施 .81 灌浆施工技术要求 .82 质量保证措施 .13第六章
2、安全、文明、环保措施 .151 安全、文明管理措施 .152 环境保护 .15第七章 应急预案 .171 出现质量问题上报的程序 .172 应急领导小组 .173 应急预案的启动及程序 .174 应急救援路线 .18溶洞处理方案编制依据及目的1第一章 编制依据及目的1 编制原则1、确保实现业主要求的质量、工期、安全、环境保护、文明施工和造价等各方面的工程目标。2、指导思想是：施工方案可行、施工技术先进、施工组织科学、重信誉、守合同，优质、安全、按期完成。3、严格执行施工过程中涉及的相关规范、规程和技术标准。4、贯彻执行国家和省、市有关方面的方针政策、遵守法律法规、尊重当地的民风民俗。5、重视生
3、态环境，在施工期间及竣工后不发生水土流失，确保工程范围外的原地形、地貌不被破坏。6、重视工程范围的工程地质、水文地质调查工作，建立以地质资料为先导、以量测为依据的信息化施工管理体系。2 编制依据1） 武汉市轨道交通纸坊线（7 号线南延线）工程施工图设计 （第二分册第二分部溶岩处理）2） 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范(DL/T 5148-2012)3） 建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)4） 地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999)(2003 版本)；5)武汉市轨道交通纸坊线（7 号线南延线）纸坊大街站岩土工程详细勘察报告 （中铁大桥勘测设计院集团有限公司，2015 年
4、 5 月）6)武汉市轨道交通纸坊线（7 号线南延线）纸坊大街站初步设计 （中铁隧道勘测设计院有限公司）7） 城市轨道交通工程项目建设标准 （建标 104-2008） ；8）武汉轨道交通纸坊线（7 号线南延线）工程 平纵断面图（2015 年 1 月 8 日版） 9）武汉市轨道交通纸坊线（7 号线南延线）总体总包相关管理规定及总体设计技术文件 ； 3 编制范围本方案适用于武汉地铁 27 号线纸坊大街站桩基施工。4 编制目的为防止因溶洞坍塌造成安全事故，造成人员、机械不可逆转的伤害以及对工期的不利影响，由此引发的对社会负面影响。对此我部根据逐桩勘察情况，实施施工前预处理，施工过程处理，施工后监控的施
5、工控制模式。以确保桩基成孔质量及工程的顺利进行。溶洞处理方案工程概况2第二章 工程概况1 工程简介纸坊大街站位于江夏区纸坊大街与文华路交叉路口，沿文华路方向敷设，其南侧毗邻纸坊大街，文华路规划红线宽 60m，纸坊大街站规划红线宽 30m，均为江夏区的主干道，车流量较大。拟建车站处，现状东西两侧为 23 层的大片民房，南侧为中建龙城住宅小区及一在建的高层小区，根据规划，该地块用地以居住用地为主。场地地面标高在30.2840.31m 之间，地势起伏较大，地貌单元属剥蚀堆积垄岗状平原（长江级阶地）。车站主体起点里程右 DK43+760.600，终点里程右右 DK44+155.600；有效站台中心里程
6、右DK43+871.000，站后带交叉渡线以连接出入场线。车站设计总长度为 395m。主体为地下二层（局部三层）岛式车站,公共区为单柱双跨结构，两端设备区为双柱三跨结构，站台宽度为 13m。结构型式为整体式钢筋混凝土箱形框架结构，中心里程处标准段结构外包尺寸约为 22.1x13.69m。采用明挖顺做法施工，采用钻孔灌注桩+内支撑系统支护。车站基坑开挖面积约 9540m2/。根据武汉市轨道交通纸坊线（7 号线南延线）工程第 4 标详勘阶段岩土工程勘察提供的资料，详勘结果表明，拟建场地属剥蚀堆积垄岗状平原（长江级阶地），车站北段地形较平坦，南段地形为缓坡，主要不良地质作用为岩溶。根据地勘报告反映本
7、车站灰岩分布区共完成的 32 个钻孔中，共有 28 个钻孔不同程度揭示了岩溶现象，其中 17 个钻孔揭示了多层岩溶，局部岩溶呈串珠状发育；从其规模看，本次揭示的单个溶洞或岩溶充填物洞高 15m，大的可达 8 16m。按城市轨道交通岩土工程勘察规范 （GB50307-2012）关于岩溶发育强度分级标准，场区岩溶发育强度以弱中等发育为主，构造挤压揉皱带附近岩溶强烈发育。2 地质条件2.1 土洞发育情况据武汉市地区经验和大量勘探与施工揭露，第四系中更新统粘土层中基本未见土洞。但由于基岩面附近土体偶夹全强风化碎石，局部为粉土，一般具易软化、崩解的特性。2.2 岩溶发育情况岩溶是指可溶性岩层，如碳酸盐类
8、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。岩溶的发育主要受岩石的可溶性、地质构造等的影响；据钻探揭露，灰岩分布区全、强风化带不发育，岩溶在钻孔不同深度范围内均有揭示。根据充填物的性质将其划分为溶洞、岩溶充填物及岩溶化灰岩三类：第一类为溶洞，其内基本未充填，钻进中掉钻，多漏水，透水性中等，工程性质差；第二类为岩溶充填物，其内多由黏性土、碎石等半充填或全充填，钻探过程中有不同程度漏水，透水性弱，工程性质差；第三类为岩溶化灰岩，岩溶裂隙发育，岩体破碎，岩体仍具有一定强度，但完整性较差，透水性中等，工程性质较中微风化
9、基岩大幅度降低。由于局部溶洞或岩溶充填物埋深较浅，其顶板基岩厚度不大，局部开口处可能与第四系覆盖层相通，地下水位的升降、侵蚀作用，可使岩溶开口端出现土洞，本区段不排除局部存在隐伏土洞的可能性。由于土洞在水文地质条件改变或震动作用下易进一步扩大或失稳，对工程不利。溶洞处理方案工程概况33 溶岩对车站的影响本车站岩溶发育情况与施工安全关系密切，主要表现为以下几个方面：1）拟建场地灰岩的埋藏深度多分布在地下车站的基底，局部在车站基坑开挖深度影响范围内，地下车站施工过程中，将改变岩溶上覆土层的结构与应力状态，以及地下水动水力条件，可能引发岩溶地面塌陷。局部溶洞可能充水，存在岩溶水排泄不畅，可能暂时淹没
10、的地段。这些均对基坑支护施工造成重大影响。2）局部车站底板及以下一定范围内存在岩溶空洞，车站施工中可能产生岩溶地基塌陷，在施工中应引起足够重视。一般位于车站底板以下 6m 以内的溶洞对车站有很大影响，位于车站底板以下 68m 的溶洞对车站有较大影响，位于车站底板以下 810m 的溶洞可能对车站有一定影响。3）部分溶洞充填或半充填粘土或夹少量灰岩碎块，由于溶洞充填物软硬不均，黏性成分具有红黏土性质，开挖过程中形成临空面后，溶洞充填物容易发生面向临空面的滑移，形成滑坡。在车站施工过程中，溶洞中的充填物可能形成垮塌而影响施工安全。4）由于溶洞中的孤石与中风化的灰岩在钻探过程中很难区分，溶洞中可能有孤
11、石存在，基坑开挖出露后，孤石滚落容易造成人员伤亡或毁坏设备，施工过程中应考虑到溶洞孤石的影响。溶洞处理工程数量表序号 工程项目名称 单位 数量 备注1 地质探孔数量 个 396 地质探孔中包含注浆孔2 注浆孔数量 个 215 每个已探明溶洞钻孔不超过 三个注浆孔3 注浆管长度 m 5850 注浆管采用 50mmPVC 袖阀管，壁厚 4mm4 注浆浆液量 m 5850 浆液以水泥浆为主，根据现 场情况可适当加入外加剂溶洞处理方案主要处理方案4第三章 总体部署1 项目组织机构项目经理部施工组织机构图2 人员组织1.项目管理人员配置表 3.2-1 溶洞处理小组人员配置表序号 岗位 计划人数（人） 备
12、注1 项目经理 1 全面管理，负责整个溶洞处理工 程2 总工 1 方案编写、技术督导与总结3 生产经理 1 负责生产总体部署、调度与实施4 技术部长 1 负责方案实施，现场技术指导5 技术员 2 负责方案实施，现场跟班制6 安全员 技术部长兼，负责现场安全7 测量员 技术员兼，负责钻孔位置布置8 质检员 技术员兼，负责质量检验检测项目经理生产安全副经理项目总工技术部长 后勤保障部施工一队 施工二队溶洞处理方案主要处理方案59 后勤 1 负责后勤保障合计 72.施工队伍人员配置表 3.2-2 施工队伍人员配置表序号 岗位名称 人员数量 备注1 技术员 2 负责方案实施，现场跟班制2 测量员 技术
13、员兼，负责钻孔位置布置3 工人 15 现场施工合计 12施工队伍必须设置至少 1 个后备班组，配备具有处理桩基施工特殊情况经验的作业人员，并且事先做好人员分工，确保在领导小组的指挥下安全高效、保质保量的完成相关问题的处理。3 主要机械设备为满足溶洞突发事件的处理，现场配备挖掘机 1 台，运输车 1 辆，装载机 1 台，备用水泵 5 台，护筒跟进设备打桩锤 1 套，履带吊 1 台，溶洞预注浆处理工程地质钻机 2 台，注浆泵 2 台。4 材料准备提前计算材料用量，并通知甲方供应，保证现场所需材料供应充足；现场设置一个材料堆放场，存放一定数量材料作为备用，材料需用彩条布覆盖，防止扬尘及雨淋。经初步统
14、计，首次进场 P.O.32.5 水泥 20t，粘土 200m3，片石 100m3，具体数量根据现场实际使用情况而定。水泥为 P.O.32.5 水泥；片石采用强度30MPa 石灰岩，片石粒径为3050cm。5 钻前准备1）根据逐桩勘察地质报告中每根桩溶洞出现的情况，推断其范围大小，制定处理方式。2）每个孔位的地质柱状图和施工方法都单独列出，对应发给相关人员，让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的处理方式。3）每根桩 10m 范围内备足成孔用水、粘土、片石、水泥等必备材料，确保溶洞钻穿时迅速补水、补浆，预防坍孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常钻孔作业。4）要
15、有处理施工故障的备用机具设备，如打捞、吸泥等应急器具。5）钻孔前先对场地进行平整，清除杂物，再进行桩基定位放样。钢护筒内径比相应的桩径大 30cm，分节卷制，埋设的深度根据不同地质情况分别确定，对埋深较浅的护筒，采用挖埋法；埋深较深（大于 3m）的护筒采用振动捶击法，护筒顶面高出地面 30cm；地表以下存在软土层时，应加长护筒，穿透软土层，坐落在不透水的亚粘土层上。溶洞处理方案主要处理方案66）泥浆采用性能良好的粘土拌制，达不到要求时采用膨润土拌制，制浆池、储浆池、沉淀池均设在钻机周围，以形成良好的泥浆循环系统。7）钻孔前先对场地进行平整，清除杂物，再进行桩基定位放样。同时定位放线应注意：（1
16、）依据已布设的平面控制加密导线控制点坐标和经复核计算无误的各钻孔桩中心坐标，精确测设各桩位的中心桩。（2）采用正交线法定出该桩位的法线方向线控制桩，供护筒安装及机具定位使用。（3）每个钻孔桩的护筒安装就位后，应测量护筒顶标高，供检测孔深度、桩底标高时使用。溶洞处理方案保证措施7第四章 主要处理方案1 溶洞类型鉴别1.1 鉴别流程根据地勘进行前期统计钻进发现情况并作记录通知领导小组及监理工程师现场情况与各类问题表征对比分析确定问题类别采取相应处理措施。1.2 鉴别方法1.2.1、开钻前：根据地勘资料进行初步统计，部分钻孔中溶洞是否呈串珠状分布，确定溶洞分布范围，也可根据详勘取样，确定即将开钻墩位
17、是否存在溶洞。根据临近已施工桩基，初步确定施工区域是否存在溶洞。1.2.2、钻进过程中：漏浆：孔内水位下降、井口钢丝绳异常松动。捞取渣样分析：根据渣样进行分析，看渣样是否出现异常变化，如入岩后出现粘土等填充物情况。钻进进尺速度：钻进过程中，漏浆之前钻进进尺发现异常，进尺较平时正常工作时快，可能出现全填充钻头偏斜：钻进过程中发现钻头、钢丝绳偏离中心位置，初步确定出现斜坡岩、小溶洞或裂隙。1.2.3、灌注过程中：灌注过程中，砼顶面上升高度与理论上升高度出现较大差距，判定为混凝土流失，出现溶洞。2 处理方法2.1 岩溶处理的目的1）保证结构施工期间安全本站采用明挖法进行施工，随着施工期间围护结构的施
18、工，溶洞的边界条件发生改变，溶洞的力学性质随之变化，通过对溶洞进行预注浆处理，充填溶洞，使溶洞力学性能得以改善，保证结构施工期间的安全；2）满足永久结构的承载力、变形溶隙和溶洞填充物性质软弱，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。通过对溶洞进行压密充填处理，提高溶隙和溶洞填充物的长期承载能力;3）降低施工期间突水、突泥事件发生的机率本车站采用明挖法施工，部分岩溶中可能充填水及粘土碎石充填物，随着施工期间围护结构的施工，岩溶水可能造成基坑侧面及底面突水、突泥事件的发生。通过对浅层、薄板溶洞的充填加固处理，相当于增加溶洞上覆土体厚度，从而降低出现突水、突泥
19、事件的溶洞处理方案保证措施8机率。2.2 岩溶处理的原则及范围根据本标段的工程地质和水文地质资料，结合武汉轨道交通 7 号线工程岩溶处理设计方案专家论证会意见，本区段岩溶处理原则及范围如下：1）溶洞处理需在围护结构施工前进行，处理完毕经过相关的地基检验合格之后方可进行围护结构的施工；2）临时立柱桩需要进行逐桩超前钻孔验证，围护桩按间距 6m 进行超前钻孔验证，若发现溶洞，临时立柱桩需加密钻孔进行验证并处理，围护桩需要对临近桩基进行钻孔验证并处理，直至找到溶洞边界为止；3）当车站底板底部至可溶岩的老粘土层厚度超过 6m 或中(微)风化泥岩及泥质粉砂岩厚度一般超过 3m 时，下部非大型溶洞 (溶洞
20、净高5m)可不进行处理；当隧道或车站底板底部位于可溶岩层中时，溶洞顶距离隧道车站底板底部的距离大于 5m 时，下部非大型溶洞(溶洞净高5m)可不进行处理。车站结构外边线 3m 以外的溶洞可不处理；4）当围护桩或临时立柱桩设计桩底位于溶洞范围内或设计桩底与溶洞竖向距离小于3D(D 为桩基直径) 时，溶洞需要进行处理；溶洞范围内钻孔灌注桩(含围护桩和临时立柱桩)施工时，当设计桩底位于溶洞范围内时，桩基修正长度=设计桩长+溶洞高度，且桩基嵌入溶洞底岩层深度不小于 1m；当设计桩底位于溶洞顶以上范围时，若设计桩底与溶洞顶竖向距离大于 3D(D 为桩基直径) 时，桩基修正长度=设计桩长，若设计桩底与溶洞
21、竖向距离小于 3D 时，桩基修正长度=设计桩长+溶洞高度，且桩基嵌入溶洞底岩层深度不小于 1m。5）对需要进行处理范围内详勘钻孔已揭露溶洞处进行加密钻孔验证，对影响车站围护桩、临时立柱桩及主体结构受力及使用的溶洞需要进行处理，处理范围包括溶洞本身、溶洞顶板、底板岩土分界面的岩体；6）在车站主体结构浇筑底板前，对岩溶发育区段车站结构底板以下地层进行物探扫描，对于局部可直接发现未处理软弱空洞可采用换填或注浆加固进行处理，若车站底板底部至可溶岩的老粘土层厚度超过 6m 或中(微)风化泥岩及泥质粉砂岩厚度一般超过 3m 时，下部非大型溶洞(溶洞净高5m)可不进行处理；当隧道或车站底板底部位于可溶岩层中
22、时，溶洞顶距离隧道车站底板底部的距离大于 5m 时，下部非大型溶洞(溶洞净高5m)可不进行处理，其余情况需对溶洞进行相应的处理；7）对施工期间探明洞径大于 5m 的特大型溶洞或多层上下串通溶洞，需召开专题会议研究决定处理方案；8）凡是施工期间土层中钻孔出现掉钻等异常现象，必须做好记录并及时报监理工程师和设计单位。对车站范围内揭示的土洞，无论埋深多少，全部自地面进行充填加固，且一并完成岩面注浆施工。9）溶洞处理应该遵循“先深后浅、先大后小”的顺序进行处理。10）对于多层上下串通溶洞，应对串通溶洞进行全压浆充填处理，对于体积特别巨大，投石量或灌浆量大于 75m3/时应停止投石或灌浆，应立即召集各方现场共同协商处理。第五章 质量保证措施1 灌浆施工技术要求1.1 总则1.1.1 本技术要求适用于武汉市轨道交通 27 号线工程土建 04 标段纸坊大街站工程岩
