天津五市政公路工程有限公司 300171
近年来,随着我国经济实力的不断增强、城市建设的不断发展和城市功能的不断完善,我国城市轨道交通工程建设方兴未艾。据统计,北京、上海、广州、南京、深圳、武汉、重庆、天津等大城市均正在兴建地下轨道交通工程。大连位于辽宁省南部,濒临渤海和黄海,地势东北部高西南部低,地形地貌有平原、残丘、谷地、台地等。其地层基岩中有大量石灰岩岩溶存在,不良地质分布较广,地下水丰富,而且地铁隧道较多部分通过该地层,石灰岩岩溶对工程施工的安全、质量、工期、投资等均会造成不利影响。因此，在城市环境下对于该地层中浅埋隧道工程设计施工技术的研究具有重大的现实意义。
一、我们以大连地铁为实例，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。其主要施工难点是：
1、溶洞数量多超前预报困难：施工前探明溶洞的形状、范围、大小、填充物及地下水等情况，据以制定施工处理方案及安全措施。
2、溶洞形式多样处理困难：施工中对溶洞要结合实际、因地制宜的处理。
3、地下水丰富溶洞处理后维持其稳定性困难。
二、综上所述，我们主要从以下几方面进行研究：
1、施工超前预报：
首先要做好地质勘探工作：确保地铁初勘间距50m一个钻孔，地铁详勘间距25米一个钻孔。但是这些钻孔毕竟都是小孔，不可能把地层揭示的很详细，施工进场后，应根据结构部位、周围环境做补充的地质调查，以摸清复杂的地质情况。
2、严格按工法、工艺施工
采用超前导管注浆防护，实际上就是采用超前预加固支护的各种手段，提高工作面的稳定性，防止围岩松弛和坍塌。在超前预支护后，立即进行压注水泥或其它化学浆液，填充围岩空隙，使隧道周围形成一个具有一定强度的结构体，以增强围岩的自稳能力。限制1次进尺的长度，减少对围岩的松弛。在浅埋的松软地层中施工，初期支护必须十分牢固，具有较大的刚度，以控制开挖土体变形。在台阶法施工中，台阶长宜为2～3m，即“短台阶”。对隧道施工过程进行经常性的量测，掌握施工动态，及时反馈信息，是浅埋暗挖法施工成败的关键。
3、加强施工监测：
浅埋暗挖法施工主要监测项目是隧道拱顶下沉、周边收敛、钢格栅应力及地表沉降、地面建筑物的沉降倾斜、地下管线变形等。
4、确保施工安全。隧道开挖过程中，位于隧道拱顶、和侧壁的大型溶洞和空洞，极易造成隧道开挖面围岩失去稳定性，进而造成开挖面塌方，给施工人员、设备带来安全隐患；位于隧道底部的溶洞，则容易造成人员设备突然陷落，造成事故，因此，溶洞必须提前处理。
5、确保隧道结构的永久稳定性，满足隧道结构变形和防水要求。隧道溶洞内大量填充有泥砂或水，而且很多溶洞为连续分布，通过一定的方法进行处理，才能确保溶洞区域地层的承载力，提高围岩的自稳能力，进而确保隧道洞室结构的稳定性和安全性。
三、要重点做好以下三个方面工作：
1、区间施工前预报：
区间施工前项目联系并委托山东大学对区间地质情况开展了一次地面雷达检测工作。
2、近距离超前探测：
近距离超前探测即加深炮眼超前探测，利用在区间开挖工作面上的炮眼钻孔来探测前方围岩的地质情况，在每一循环钻设炮眼时布设3~5个钻孔加深1~3m作为探测孔。分析掌子面后方的围岩及溶洞情况。根据预报及探测的结果，分析判定围岩的级别以及前方溶洞和裂隙的破碎程度，决定是否采取预注浆或超前支加强支护等措施。
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3、特殊地段的预报：
①地质复勘和补勘：
根据图纸地质勘探描述的内容，对于危险性大、急可能出现危险的公路地段采用更为实际的地质补勘，以加强对地下溶洞和裂隙等特殊地质的预报。
②长距离超前物探：
使用TSP203地质探测仪（探测距离约200m），对比方法为水平钻孔超前探测。它是在掌子面后方边墙一定范围内布置一排爆破点（间距1.5米），进行微弱爆破，返回信号被经过特殊设计的接收器接收转化成信号并进行放大，通过专用数据处理软件处理，得到岩体强度变化界面的位置及方位。
四、根据溶洞的不同类型和溶洞所处位置不同具体措施如下:
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、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；
3、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。
4、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。
五、加强施工测量监测工作：
1、监控量测的意义
（1）对地铁工程和周边环境安全的全程监控；
（2）对工程和环境安全及风险程度的预测和评估；
（3）为今后的地铁设计与施工提供可靠类比依据。
2、监控量测的目的
（1）监视围岩变化状态，了解支护衬砌受力情况，确保施工安全；
（2）确定二次衬砌和仰拱施作时间；
（3）掌握围岩变化规律，及时确认或修改支护设计参数及施工顺序，提供支护衬砌最终稳定信息，为以后隧道设计和施工积累资料。
3、根据工法，选择相应的监测内容
A类监测项目为必测项目，包括地表沉降、地面建筑物沉降及倾斜、洞室拱顶下沉、洞内净空收敛及底部隆起等5项项目，属必测项目，施工时严格按照有关规范和设计要求进行监测；
B类监测项目为选测项目，包括围岩压力与钢格栅、内衬主筋内力，根据设计要求、施工的实际要求和地层情况选择了一些实际意义的监测项目进行监测，以保证结构施工满足设计要求。
通过对熔岩地区溶洞处理问题的研究，项目制定了具体完善的溶岩多发地区施工的流程。在超前预报、溶洞处理方法、后期施工监测以及施工重点环节的施工上制定了切实可行的施工方法。通过一系列的研究确保了后期的施工过程中未发生一起质量安全事故，确保了施工人员的的安全和工程的施工质量。
同时，在施工自有人员安全得到满足的基础上，也降低了对周围施工环境的影响，降低了施工风险。后期的施工过程中未发生一起地面塌陷事故，确保了施工地区交通和周围建筑物的稳定。在社会效益达到良好的评价后，在经济上通过对溶岩地区溶洞处理的研究，大大降低了后期工程的施工成本。
参考文献
[1]《锚杆喷射砼支护技术规范》 GB50086-2001
[2]《铁路隧道施工规范》 TBl0204-2002
[3]《公路隧道施工技术规范》 JTJ0042-94
[4]《工程测量规范》 GB50026-93
[5]《城市测量规范》 CJJ8-99 测量
[6]《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》 GB50308-1999
[7]《地铁设计规范》 GB50157-2003
[8]《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》 TB10108-2002
[9]《铁路隧道施工技术安全规则》 TBJ404-87
[10]大连地铁213标段施工组织设计
论文作者:杜航
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/11
标签：溶洞论文; 围岩论文; 隧道论文; 超前论文; 地质论文; 地层论文; 钻孔论文; 《建筑学研究前沿》2017年第9期论文;