城市轨道建设中岩溶处理技术的探讨

摘要：城市轨道交通的建设施工势必对原已饱和的城市核心区交通造成重大影响，这是城市轨道交通建设时期无法避免的问题和难题。本文针对轨道交通的工程状况和施工特点，在分析轨道交通施工对城市交通造成影响的各种因素的基础上，提出了适合于当前中国城市轨道交通建设期间实施的交通组织方案和相应措施，并通过实例分析阐明了本文所提方法的可行性和有效性。

关键词：地铁施工；工程地质；水文条件

中图分类号：U231+.3文献标识码：A 文章编号：

引言：

随着城市建设的不断发展，国家经济实力的增强，城市建设发生了翻天覆地的变化，人们对生活条件的提高，使轨道交通建设越来越受到重视，在地铁施工中，处理好岩溶对整个隧道的施工都非常关键。在存在溶洞的地段区域进行地铁隧道施工时，应综合考虑该地区的溶洞类型、分布、所属岩层的稳定性、以及地下水文情况等各种相关因素，有针对性地采用相应的处理措施，以确保整个地铁隧道施工和使用期间，其主体结构和周围环境的安全稳定。

1．工程地质及水文条件

地铁五号线某区间施工，全长204.76km，该沿线地段区间范围内石灰岩岩溶发育程度较高。相应的地质勘查报告显示，该灰岩段有19个揭露到溶洞的钻孔，溶洞洞顶标高的深度范围在- 23.15～- 6.82m之间，溶洞顶板的基岩主要由泥灰岩和微风化灰岩等构成，大概埋藏在地下11.52～32.00m的深度范围内，洞高大都在0.30～5.50m之间。总体上岩溶发育程度较高，见洞率约为30%左右。溶洞大都呈现为半充填甚至无充填状态，半充填溶洞中的充填物大多由软塑状粉质黏土、砂砾石块和少量岩屑组成，局部存在漏水现象。少量岩溶洞体的顶板厚度非常薄，在隧道开挖施工时极易造成塌陷和突涌的现象。该区段地下水类型可认为是第四系孔隙水、岩溶裂隙水和层状基岩裂隙水。总体上，该隧道地段区间的溶洞的埋深都较浅，且溶洞内部的充填土体工程性质较差，在水流冲蚀作用下稳定性差，属不稳定的洞体，在地铁隧道施工时应对该地区的溶洞进行必要的处理，以保证该区段隧道在施工和使用期间，隧道主体结构和周围环境的安全稳定性。

2．处理要求

（1）满足隧道主体结构和周边环境的承载力和变形要求；

（2）有效降低隧道施工期间塌陷和突涌事件发生的概率；

（3）尽量减少新生溶、土洞体对隧道稳定性的不利影响。

3．岩溶处理的原则

在岩溶地质条件下进行地铁隧道施工时，根据区段具体的地质情况，一般把岩溶地质划分为高、低风险区分别进行处理。在高风险区范围内的溶、土洞体，隧道施工时必须进行相应的填充施工；在隧道底板下面5m深度范围内，且在隧道垂直投影范围内的溶、土洞体，在隧道施工时必须充填施工；对处于高风险区但在隧道底板下面5m以外的溶洞，可按洞体厚跨比(硬壳厚度/溶洞高度)进行确定是否需要填充处理，若洞体厚跨比不小于0.5时，可判定该洞体基本安全，可不做填充处理，否则需要填充处理。在隧道投影范围外，但距离隧道边缘在3m范围内时，应根据隧道计算的模型，按填充进行施工处理。

4．盾构区岩溶处理措施

4.1 溶、土洞大于3m 时在溶、土洞大于3m时，先进行投砂的方式进行洞体填充，再采用注浆方式进行加固处理；投砂施工时，原来在溶洞上进行地质勘察时的钻孔可用作为投砂填充时的出气孔，投砂完成后再继续通过这些钻孔进行注浆加固施工。

投砂施工过程中，在原勘察孔周围(约0.5m处)补钻2个直径为200mm左右的投砂孔，这两个新钻投砂孔的中心应与原勘察孔的中心保持在一条直线上。采用直径略小于200mm的PVC套管作为投砂管进行施工，待投砂施工完成后，可参照全填充处理方法再进行注浆加固处理。

4.2 溶、土洞小于3m 时在溶、土洞小于3m时，采用直接进行注浆加固处理的方法。选用直径为48mm的PVC袖阀管进行注浆施工，在进行注浆施工时，注浆管管端应至少进入溶(土)洞底部以下0.5m深处，注浆压力由低逐渐升高，间断着反复多次重复进行压浆处理。

（1）在周边孔注浆时，应以相对较小的注浆压力，重复多次反复进行。具体注浆过程中，注浆压力应控制在0.6Mpa左右，重复注浆3～5次；注浆浆液为双液浆体材料，工程中选择采用级别为32.5级的普通硅酸盐水泥，采用模数m =2.5～3.2(Be′= 32～40)之间的水玻璃，根据现场相应得配合比试验，配比确定为水泥︰水︰水玻璃= 1︰1.36︰0.31(质量比)。

（2）在中央孔进行注浆时，至少也应进行3次水泥浆压注，压力控制在0.9Mpa左右；达到注浆终压条件时，应继续持续注浆10min左右；采用级别为32.5级的普通硅酸盐水泥配制相应的水泥浆液，其水灰比根据现场试验结果应控制在1.2～1.5之间，注浆速度应该控制在50～70L/min的范围内。

（3）整个洞体的注浆加固处理，扩散半径应控制为1.5m左右，施工过程中应根据具体条件随时进行注浆压力和速度的调整，避免跑浆、冒浆现象的发生，及浆体材料的过多流失。

4.3 岩面处理

岩面即是指岩土分界面，对于隧道结构底板面至结构底板面以下10m深度范围内的岩面应进行必要的注浆加固处理[4]。隧道岩面注浆的加固处理方法，主要包括地面岩面注浆和隧道洞内岩面注浆两种，具体注浆施工措施如下。

4.3.1地面岩面注浆

对于需要岩面注浆处理的区段，若该区段处于溶洞处理场地区域内，则岩面注浆可与溶洞填充处理在地面同时进行。岩面注浆施工中，采用直径为48mm 的PVC袖阀管，按处于隧道底板面以下10m深度范围内的岩土分界面的长度来确定岩面注浆加固的纵向长度，压浆土层的厚度，至少应进入岩层分界面以下0.5m，同时进入分界面以上1m；注浆孔间距控制为3.0m左右，盾构隧道(单线)横向3排，局部区域的间距可做相应调整。采用水泥浆作注浆材料，加入含量约2%的早强剂，水灰比控制在1.5左右，并根据施工时的进浆状态进行适当的调整；注浆压力由低逐渐升高，终注压力控制在0.3Mpa左右，按地面有较明显的变形且难以继续进浆为终注条件，注浆扩散半径控制在1500mm的范围内。

4.3.2隧道洞内岩面注浆

盾构区间对在场地勘察阶段未发现的溶、土洞区域，考虑到实施条件的困难，以及很难达到理想的实施效果，该岩面不宜在隧道施工的过程中处理，而应在混凝土管片安装施工阶段，预留相应的注浆孔，在孔内位置预先埋设相应的注浆管，确保地铁隧道在投入使用后仍可对隧道底板下方的岩面地层进行加固处理施工。

5．施工注意事项

5.1 施工顺序

5.1.1溶、土洞的填充加固处理施工应遵循如下顺序进行：测探洞体边界，投砂填充(洞高若大于3m时)，注浆加固，注浆效果检测，组织验收。

5.1.2在注浆施工过程中，应先进行止水、止浆帷幕的施工，将需要处理加固的溶洞范围与其他洞体进行隔离后，才能开始溶洞区域的填充加固处理。

5.1.3注浆过程中，若发现浆液流失速度过快，应及时添加水玻璃速凝剂，以有效控制注浆材料的流失量，确保注浆效果。

5.2 施工注意事项

在场地地质勘查阶段揭示的溶、土洞及在高风险区内的溶洞必须进行相应的填充加固处理。但在进行洞体的填充加固处理之前，必须探明周围待处理区域范围内的市政管线等的具体分布情况，并及时进行相应的拆除和迁改等处理措施，尽量避免在岩溶处理加固施工期间施工受阻或正在使用的管线遭到施工破坏。岩溶处理施工的应急措施有以下几点：

5.2.1在地铁隧道开挖施工前，应对各种现场施工事故发生的可能性进行预计和评估，做好充分准备，以便事故发生时进行及时的抢险和加固措施。

5.2.2储备回填、封堵的必要器材和材料，以备钻孔塌陷或突水事故发生时能第一时间进行处理。

5.2.3在进行注浆施工过程中，为防止孔口浆液溢出，应采取适当的技术措施进行封孔。地面注浆施工结束后，注浆孔应进行充分的封填和密实，确保隧道中其他施工的安全进行。

6．结束语

地铁隧道施工中，岩溶处理的技术难度相对较大，应针对具体的场地地质水文条件，综合考虑该地区的溶洞类型、分布、及岩层稳定性，因地制宜地进行岩溶区域处理的方案设计和组织施工，以确保整个地铁项目在施工阶段和正常使用期间，其隧道主体结构和周围岩土环境的安全和稳定。