地铁明挖车站基底岩溶处理技术

地铁明挖车站基底岩溶处理技术

赵勇胜

中国电建市政建设集团有限公司天津市430000

摘要：部分地铁明挖车站底板位于中风化石灰岩层上，其中石灰岩以中风化为主，隐晶质结构，中厚层状构造，中风化石灰岩属于较硬岩，不易碎，局部裂隙较发育，局部有溶洞，大部分为粘性土及少量碎石充填，若不处理则在施工和运营过程中存在较大的安全风险，故需详细了解底板下方岩溶不良地质的发育情况，对最终确定的溶洞位置进行处理，以确保地铁车站施工安全和后期运营过程中的长期稳定。

关键词：地铁明挖车站；基底岩溶；处理技术

一、施工方法和工艺

1、施工工艺流程

图1施工工艺流程图

2、资源配置与施工准备

2.1资源配置

a.车站基底岩溶探测采用美国GSSI公司SIR-30E型探地雷达系统，钻孔验证采用XY-200型地质钻机，配备施工人员4人。

b.岩溶处理采用XY-200型地质钻机和BW200型注浆机（带小型搅拌桶），配备施工人员5人。

2.2施工准备

a.进场前落实材料货源，备料进场后及时取样进行水泥、注浆钢管等原材料的试验检测检验工作。

b.试验室按照规范规程提前做好注浆用纯水泥浆配合比，确保稠度、强度等指标符合规范要求。

c.钻孔注浆前要对周边的监控量测数据进行读取，并留好记录，用以监测施工中对围护结构及地表的影响。

d.现场调查钻孔注浆平面位置及高程。

3、主要施工方法和工艺

3.1基坑开挖。按照设计要求开挖至基底标高，全程各项监控指标无异常，围护桩垂直度满足设计及规范要求，无侵限，底板控制网、轴线、基底标高自检合格，施工人员将基底清理平整。

3.2基底岩溶探测。根据相关规范和设计文件要求，采用SIR-30E型探地雷达系统进行2m×2m网格扫描探测，配以100MHz天线采集数据，详细了解底板下方5.0m范围内岩溶不良地质发育状况，现场进行初步判识和分析。若底板下方5.0m范围内无岩溶不良地质发育，则组织进行基底验槽程序；若底板下方5.0m范围内存在岩溶异常图像反映的地点，应加密测线复查，进一步核实基底岩溶发育和具体分布情况，并对探测报告中的异常区域进行钻孔取芯验证。在对武汉地铁轨道交通11号线东段未来三路站进行雷达扫描探测时，地质雷达异常区域图像如下图：

图2地质雷达扫描异常位置示意图

3.3钻孔取芯验证。根据探测报告对探测出的车站基底异常区域进行测量放样，之后采用XY-200型钻机进行钻孔取芯，钻孔至穿过全部异常区域为止。钻孔取芯完成后，对芯样进行分析，根据溶洞填充状态及发育特点，可将其分为三类：全填充溶洞、半填充溶洞、无填充溶洞。通过钻探取芯验证，该车站桩号CK57+644～右CK57+879段分布有石炭系黄龙组（C2h）灰岩，岩溶极为发育，场区内岩溶水的水位较高，且岩溶水的水位受地面补给明显，长时间降雨后，岩溶水位明显升高；岩溶水通道发育不均匀，连通性较复杂，水量大，与雷达扫描探测结果相吻合。

二、施工注意事项

1、由于存在岩溶塌陷的风险，在施工过程中，在钻孔点周边及基坑四周布置监测点，数据处理和预测预报要快速准确，及时反馈地面沉降情况，确保施工安全可控。

2、施工过程中重点加强试验检测工作，严格控制注浆材料质量，现场需进行浆液配合比实验，主要观测浆液缩水速度、缩水系数、初凝时间、可注性、泵送效果等，确定合理的材料用量及施工工艺参数。

3、做好岩溶地段应急管理工作。本工程基底大部分处于中风化石灰岩中，岩溶较发育，且溶洞段地下水具有承压性质，含水量丰富，注浆未必能阻止溶洞地下水的渗漏，极易发生周边建筑物沉降、地表塌陷。为此，施工前需准备必要的应急物资和机具，加强应急演练工作，提高应急处置能力。

三、地铁明挖车站遇溶洞施工控制要点

1、施工前应对地表建筑物、管线等进行详细勘查，结合设计图纸初步预估可能遇到溶洞的施工段落。了解地下水、出水地点的情况；若有条件，需对地下水进行必要的处理，以防止地下水路联通。当在集水坑地段遇到溶洞时，应准备足够数量的抽排水设备等应急物资。

2、施工到达溶洞附近时，各工序应紧密衔接，同时设法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物及地下水等情况，据此以制定适宜的施工处理方案及安全措施。

3、施工中注意监测溶洞周边情况，及时处理。当溶洞较大较高时，应设置防护设施。处理情况复杂的溶洞，要根据现场具体情况制定针对性安全技术措施，以确保施工安全。

4、在溶洞地段需要进行基底土石爆破作业时，应尽量做到多打眼、打浅眼，并严格控制药量，加强现场安全监控。

5、岩溶注浆时控制要点：

5.1注浆方式采取后退式分段注浆工艺，即在注浆管内由孔底自下而上进行注浆，每次注浆段长0.5m，注完第一段浆段后，上提注浆芯管，进行第二注浆段注浆施工。根据工程地质条件，合理调整与控制注浆压力和注浆量。

5.2注浆过程中如需暂停注浆时，必须先将水泥浆管拿出放入清水桶中，并同时将注浆芯管提升0.4m，向孔内注清水后再停止注浆。

5.3注浆过程中，压力要控制在小范围，遵循“低压多次”的原则进行，为保证注浆效果，一般采用重复注浆方法。两次注浆时间间隔为3～10h，注浆3～4次，满足终孔压力时停止注浆，并用浓浆封孔。

5.4注浆过程中作好注浆工作记录表，每次连续注浆量不应大于50m3，对于异常数据应结合现场实际分析，及时采取有效措施。

结束语

本工程通过应用先进的探地雷达系统和注浆设备对基底岩溶地质进行处理，浆液充分扩散填充了溶蚀裂隙和溶洞，改变了基底岩土结构，提高了承载力和强度，不但有效地降低了因岩溶引起的周边建筑物沉降及地面塌陷风险，而且保证了车站后期运营的长期稳定。该项岩溶处理技术一方面降低了复杂地质条件下车站施工及后期运营安全风险，另一方面施工操作方便，质量可靠，效果明显，值得在同类工程中推广应用。

参考文献：

[1]武卫星，朱敏，郭晓刚.地铁工程穿越岩溶地区处理技术研究[J].人民长江，2011.

[2]杨亚玲.浅谈地下车站岩溶处理[J].建筑工程技术与设计，2016.