关于岩溶对城市轨道的影响浅分析

关于岩溶对城市轨道的影响浅分析

刘伟康

浙江华东建设工程有限公司310014

摘要：随着我国城市化进程的加速，城市轨道交通也越来越完善，在城市轨道工程施工的过程中，很容易受到岩溶地下水的影响，进而给施工到来一定的困难，本文就针对岩溶对城市轨道的影响进行了分析和研究。

关键词：岩溶；城市轨道；影响

城市轨道交通工程的施工会涉及诸多的地下施工环节，因此，难免会受到岩溶、地下水的影响，岩溶一般具有隐蔽性、构造复杂、类型多样等特点，对轨道交通工程施工的稳定性和安全性都会造成严重的不良影响，尤其是在一些溶洞分布面积较广的区域，很容易发生突泥、塌陷等地质灾害。如果不及时预防和处理，必定会给施工人员的生命安全造成威胁。所以，在城市轨道工程施工之前，对当地的岩溶分布情况和特点进行全面了解是十分必要的。

一、工程项目概况及地质特点分析

以济南城市轨道交通环线工程的建设为例，其大体分布范围是在东部新区的核心地带以及老城区的外围，主要作用是引导城市沿着环线形成多个城市副中心，该工程项目的总长度为36.48千米，车站的数量为29个，其中包括11个换乘车站，每个车站的平均间隔距离为1.26千米，整条线路均为地下线。在工程施工之前，对施工区域的地质进行了勘察，主要采用工程钻探、地下水位分层观测、岩石化学分析、抽水试验等手段，最终详细了解了该城市轨道工程的岩溶地质状况。从地层类型上看，该区域主要分布有冶里组白云岩、泥质灰岩、马家沟组段灰岩和亮甲山组白云岩。从地下水分布情况看，该施工区域主要包含3层地下水，分别为岩浆岩/变质岩裂隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水、第四纪松散层孔隙潜水。

二、岩溶分布特点

（一）岩溶的形态规模

轨道沿线发现的岩溶类型主要为埋藏型岩溶，而且形态多样，包括溶洞、溶隙、溶槽等各种形式。其中，发现的高度最大的溶洞为12.4米，由于受到溶蚀作用的影响，岩石表面出现了较大的起伏。而且岩溶分布十分不规律，无论是在横向，还是纵向上，都存在较大的变化，呈现出多层和单一层等形态。

（二）溶洞的分布规律

对相关的勘察资料进行分析，并对所有的钻孔进行统计，发现发育有溶洞的钻孔共有188个，而且有103个钻孔有超过两层的岩溶，占所有岩溶钻孔的55%左右，总体见洞率约为46%，从以上数据信息可以看出，该地区的岩溶发育比较旺盛。

（三）土洞分布特征

经过实地勘探后发现，该区域的土洞大多数分布在岩石周边，埋藏深度在12~30米，发现的土洞钻孔总数为20个，几乎所有土洞都是全充填状态，充填物为粉质粘土和松散砂土，还有小部分土洞没有填充物，土洞的最小厚度为0.99米，最大高度为7米。

三、岩溶对城市轨道的影响分析

（一）对隧道施工的影响

在城市轨道工程建设的过程中，岩溶对隧道施工的影响比较明显，具体来说，主要有以下三方面的影响：第一，对明挖法施工的影响。在采用明挖法进行地下桥、车站的施工时，如果遇到溶洞埋藏深度较浅的区域，一旦上部的土层被挖空，岩溶水的压力便会上升，进而越过覆盖面，造成基坑涌水的问题。第二，对矿山法施工的影响。采用矿山法进行城市轨道的施工，需要用到爆破的方法，在施工爆破的过程中，很可能造成岩溶裂隙水突然喷涌，最终给施工带来巨大的安全风险。第三，对盾构施工的影响。在一些地下水含量高、岩溶发育多的区域，采用盾构法施工很容易出现问题，如盾构机以及相关工具的陷落等事故。

（二）对基坑施工的影响

在全面分析该工程的地质、水文状况之后，设计采用浅埋桥的施工方案，在施工过程需要利用明挖法，结合该方法的特点和当地的实际状况，施工中最有可能面临的问题是基坑失去稳定性。首先，在对基坑进行深度挖掘的过程中，其周边的土体会随着应力的变化而变化，具体表现为在横向或纵向上移动，一旦发生土体移动，以土层为基础的相关设施或建筑物也会发生移动，在位移幅度较大的情况下，很可能导致设施或建筑物被破坏。在轨道入口等地段，往往是建筑物密度较大的区域，连续墙和基坑在开挖施工的过程中，侧壁的移动和变形会导致相邻建筑物、公路等出现毁损。其次，基坑底部的剪切突起破坏也是一大问题，基坑底部的应力会随着基坑挖掘深度的增加而上升，一旦基坑底部的应力超过土体所能承受的范围，就很可能导致底部的土体出现回弹，从相关工程的经验可知，当基坑的开挖深度达到8m以上时，基坑底部出现突起破坏的问题便会比较严重。此外，基坑的侧壁一般是由残积粉质粘土、人工填土等构成，整个基坑的剖面在垂直方向上是从下往上由硬变软，但如果遇到灰岩和残积土接触的情况，土层便会出现偏软的状态，进而对施工产生不良影响。

（三）对高架线路施工的影响

在城市轨道工程的施工过程中，岩溶很容易对高架线路的施工产生影响，具体表现在以下几个方面：第一，因为岩溶呈现出多层分布的状态，而且在垂直方向上发育比较旺盛，一旦桩的底部出现隐蔽的溶洞，如果顶板的强度偏低或水动力等条件出现显著变化，便会导致桩的底部出现不稳定的问题，进而对桥梁造成损坏。第二，在高架线路施工的过程中，由于机械的振动幅度较大，很可能导致岩溶区域的地面出现坍塌，此外，地下水位的突然变化也会引起岩溶区域的塌陷，在施工过程中必须采取必要的防范措施。第三，由于岩溶地面具有高低不平的特征，这就对桩长的确定带来了一定难度。

（四）地面变形

在进行地下线路铺设的过程中，一方面，因为线路沿线的地下水含量丰富，无论地下掘进，还是明挖，都需要对地下水进行抽取，这就会导致地下水位显著降低，进而引发地面沉降的问题。另一方面，在开挖浅埋隧道的时候，由于应力的补偿作用，很容易造成地面在垂直方向上的自上而下的位移，最终导致地面出现下沉。此外，如果在施工过程中抽取大量的地下水，不仅会造成地面出现沉降，还可能导致岩溶坍塌陷落，对地面的建筑物造成巨大的破坏。

四、工程应对方法

针对岩溶在城市轨道工程建设中存在的不良影响，应从以下几个方面采取措施：第一，在地面变形的防治方面，首先应避免大量抽取地下水，其次，应进一步强化对施工区域周边建筑物沉降的观测。第二，在岩溶地面坍塌的防治方面，首先，应在岩溶发育比较旺盛的区域，采取跨越式结构，并对桩距进行适度的调整。其次，应对施工周边地面的位移和变形情况进行实时监测，若遇到裂缝问题，必须采取科学的应对措施。第三，在基坑失稳的防治方面，首先，应在开挖深度达到一定程度时，采用排桩加内支撑的方式来增强基坑的稳定性。其次，应在基坑开挖之前，对施工区域的物理学指标进行详细勘察，根据勘察得到的实际情况，确定科学的基坑壁坡形和坡度。

结语：

总之，岩溶对城市轨道工程的施工具有十分显著的影响，尤其是在基坑、隧道和高架线路的施工环节，很容易对工程的安全性和稳定性造成威胁，为了避免岩溶对工程施工的不良影响，就必须采取科学的防治方法，从防治地面坍陷、变形以及基坑失稳等多方面入手，这样才能从源头上避免岩溶对城市轨道工程建设的危害，确保工程的顺利施工。

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