天津五市政公路工程有限公司 300171
摘要：大连地铁213标段区间掘进施工中，针对大连溶岩地质的特点，对溶岩、溶洞多发期地质条件下的区间开挖掘进以及溶洞的处理方法进行研究，选定了合理的超前预报方法、溶洞处理方法和后期的沉降测量观测方法，为今后的类似施工提供了技术依据。
关键词：地铁隧道；岩溶处理；城市轨道
在地铁隧道施工过程中，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。
一、工程地质及水文条件
大连地铁213标段区间施工，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29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。
二、处理目的
（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。
三、岩溶处理的原则
溶洞处理的方法大多以注浆等填充方法为主，具体处理方案依据地质情况确定。
1、空洞型溶洞的处理方法：对于洞径大于2m的无填充或半填充的溶洞，通常先采取填砂处理，然后进行注浆加固。小于2m的溶洞，可采取直接注浆填充，区分地层含水情况和结构防水要求来选择不同种类的浆液。
2、充水溶洞的处理方法。在含水丰富的地层中，个别溶洞内积留有大量的水，溶洞水的处理成为溶洞处理成败的关键。一般采取排、堵结合的方法来处理这种类型的溶洞。
3、溶洞内水体若非承压水，或水体压力小于0.5MPa，可直接采取超前注入双液浆的方法进行封堵；对于充有承压水的溶洞，直接封堵困难，应根据情况，采取“先排后堵，排堵结合”的方法进行处理，一般，溶洞内区域有流动水，但水压力在1.0MPa一下的，可布置降水井减压，减压至0.5MPa以下时注入水泥、水玻璃混合浆液进行封堵，注意降水降压过程中要监测好周边环境；
4、如溶洞区域流动水水压超过1.0MPa，则应首先摸清水路径流方向，在隧道外适当位置开挖竖井，设置过水通道进行引排，然后利用竖井回填混凝土、注浆填充。
5、全填充砂泥溶洞处理方法：采用压力注浆的方法，进行加固填充，注浆材料宜采用水泥将或水泥水玻璃混合浆液。注浆时，采用端头带有梅花形小孔的花管或采取袖阀管，控制压力从低到高，间歇、反复注入。
四、岩溶处理措施
1、针对隧道开挖面（拱腰以上、底板以下）的溶洞发育深度小于2.0m的地段，及在边墙发育出的溶洞，原则上采用回填方式处理。
（1）溶洞在拱腰以上发育：采用泵送C10砼回填，未避免回填砼对二次衬砌局部产生过大压力，根据溶洞大小，要求在其四周施作约1.2m的间距锚杆，锚杆深入围岩不小于1.0m。同时，遇到溶洞处及前后5m内隧道增加格栅钢架，间距0.5m/榀。（2）溶洞在边墙处发育：采用M7.5号浆砌片石回填，厚度不小于1.5m。该处喷射砼和钢筋网初期支护可取消。同时，遇到溶洞处及前后5m内隧道增加格栅钢架，间距0.5m/榀。（3）溶洞在基础及路面以下发育：采用M7.5号浆砌片石回填，如有充填物必须挖除。同时，遇到溶洞处及前后5m内隧道增加格栅钢架，间距0.5m/榀。
2、针对基础及路面以下大型溶洞，采用跨越处理方案。
（1）溶洞在某一方向宽度较窄：采用钢筋砼梁跨越，梁高0.5~1m。施工时注意预埋Φ110HDPE透水管。（2）溶洞发育相对较宽：采用设扩大基础或桩基，并设钢筋砼梁跨域。施工时注意预埋Φ110HDPE透水管。
3、针对溶洞高度大于隧道高度时，隧道纵向穿过的情况。
（1）当溶洞为细长状时，对于拱部以上溶洞采用喷混凝土+钢格栅支护，采用浆砌片石回填护拱后，施作二次结构，护拱高度1.0—1.5米；下部对洞碴回填夯实后依次采用干砌片石、浆砌片石、混凝土回填后施作二次衬砌结构。施工时注意预埋孔径110HDP透水管。
（2）溶洞的宽度和高度均远大于隧道断面时，若溶洞内无填充物可采用桩板结构通过，若溶洞内有填充物时，先水平施作φ108×5m超前大管棚贯穿溶洞，环向间距300mm；拱部采用小导管加固、环向间距300mm，自管棚间施作，仰角15—30°；仰拱和边墙采用注浆锚管加固；撑子面采用全断面帷幕超前注浆堵水。然后依次施作初期支护，二次衬砌。
4、针对拱腰以上开挖外溶洞深度大于2.0m，溶洞宽度小于隧道开挖面的处理方案。
（1）溶洞内无填充物（或可清除）：采用泵送C25混凝土浇注，最薄厚度不小于500mm，要求两侧嵌入岩石内不小于500mm，并施作1.2m间距的锚杆，锚杆深入围岩不小于1.5m。以上施作完后再施作原结构的喷射混凝土和钢筋初期支护等。施工时注意预埋孔径110HDP透水管。
（2）溶洞内有填充物：先水平施作φ42×3.5m超前小导管，间距300mm。开挖采用预裂爆破，施作格栅，间距500mm，注意钢架基脚处适当扩挖，保证基础锁脚锚杆，辅钢筋网，施作二次衬砌。施工时注意预埋φ110HPE透水管。
5、岩溶水的处理
（1）泄水洞。对岩溶水的处理原则是以排为主，截、堵、排、防相结合的综合处理措施。为防止岩溶水突然袭击，施工中要采用超前钻孔探测，预备足够的抽水设备。当隧道岩溶水较大时，泄水洞是达到排除岩溶水，降低地下水位，保持隧道干燥的有效手段，泄水洞应位于地下水来向的一侧。若岩溶涌水量大，给隧道施工造成了很大困难。因此在线路左侧设一泄水洞，泄水洞与隧道之间溶洞段采用75号浆砌片石回填，并及时加固上部，按间距1m加设φ22砂浆锚杆，挂φ8钢筋网喷射混凝土，喷层厚度为12cm。若工期限制，在泄水洞未施工完成前，为保证隧道正常施工，采用临时排水措施，于两侧边墙处设钢支架，钢支架上用φ150mm钢管过水，并对部分地段衬砌进行深孔注浆，设锚杆、钢轨以加强衬砌。通过处理，隧道便能顺利通过该段溶洞。
（2）涵洞排水。若隧道横穿一溶洞，溶洞左右两侧高差约在5m左右，岩溶水线路一侧流向线路另一侧，在另一侧溶洞尽头有垂直流下的水流流入溶缝，水流量较小。为保证岩溶水畅通，在隧道底部设1-1.0m钢筋混凝土圆涵，涵洞出入口周边至隧道边墙外缘用100号浆砌片石回填密实。处理后，隧道内应该较为干燥。
六、总结
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。
论文作者:张绍峰
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/24
标签：溶洞论文; 隧道论文; 岩溶论文; 间距论文; 方法论文; 地铁论文; 注浆论文; 《防护工程》2019年8期论文;