黄伟东
广州轨道交通建设监理有限公司 广东广州 510010
摘要：邻近地铁结构的建设项目，尤其处于岩溶地质区域，项目地基基础、桩基础等地下工程实施时将对地铁结构的安全性造成直接影响。本文以广州北站至白云国际机场快速通道迎宾立交项目为实例，通过对桥梁桩基溶、土洞预处理，同时通过地铁监测系统，指导优化施工工艺，确保地铁结构及列车运营安全。
关键词：岩溶地质 溶洞处理 地铁结构 自动监测系统
1、前言
广州地铁9号线被国内专家称为全国首条建在岩溶地质上面的地铁，在前期地质勘探过程中平均每钻两个孔就发现存在至少一个溶土洞，最大的接近六层楼高，若未能对此类溶、土洞进行提前处理，区间隧道施工时足以吞噬“不知深浅”的盾构机。而在地铁隧道旁不足5m的位置施工桥梁桩基，对未能探明的溶土洞造成扰动或破坏，也随时面临着突发涌水、涌泥、塌陷等情况，从而导致邻近的地铁结构位移、破损，影响地铁运营安全。本文以广州北站至白云国际机场快速通道迎宾立交项目为实例，探讨在岩溶地区如何通过优化桥梁桩基施工技术，减少对邻近地铁结构的影响，保证列车运营安全。
2、工程简述
广州北站至白云国际机场快速通道迎宾立交共设置四条车道线，A线宽14.1m，总长857.2m，其中桥梁长度606m，引道长度251.2m ；B线宽14.1~17.6m，总长694.8m，其中桥梁长度390.5m，引道长度304.3m；C线宽10.7m，总长597.2m，其中桥梁长度468.6m，引道长度128.6m；D线宽10.7m，总长622.4m，其中桥梁长度378.4m，引道长度244m。
本工程A线、B线桥部分桩基及C线、D线桥全部桩基位于位于广州地铁九号线【高增站-清塘站】区间隧道结构外侧20m地铁保护区域内，水平距离地铁风井结构最小净距3.8m，距离地铁隧道结构最小净距4.6m。若桩基施工遇到溶洞时，溶洞塌陷或水压平衡失稳将对地铁结构安全造成直接影响，因此在桩基施工时应对溶洞进行处理。
3、岩溶情况及处理对策
3.1桩基岩溶情况
桩基施工前勘探采用一桩一钻布置钻孔，在地铁20m范围内共布置钻孔数127个，统计见洞率达到48%，揭露溶洞高1.0~22.3m不等，溶洞填充情况分别有空溶洞、全填充溶洞、半填充溶洞。
3.2处理对策
由于地下溶洞较多，对于桥梁桩基经过岩溶区域， 桩基溶洞处理应根据溶洞的高度和洞内的填充物情况，对溶洞采用不同的处理方法，溶洞内注水泥浆固结、溶洞内注双液体浆固结、钢护筒跟进等方法。
3.2.1溶洞内压浆固结
对于全填充的溶洞，为防止桩基成孔过程中泥浆大量流失，提前对其压注水泥浆进行固结。利用钻机把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴置入土层设计预定深度后，注射水泥浆液，使浆液与从溶洞中的土粒、砂粒搅拌混合凝固后具有一定强度的固结体。
3.2.2双液旋喷注浆
对于半填充或空溶洞，采用水泥净浆与水玻璃混合液进行注浆，使空洞紧密充填高强度的水泥浆固结体。采用双液注浆可缩短水泥浆的凝固时间，降低水泥浆液在空洞内的流动速度，使水泥浆能在可控制的范围内高效固结，可极大提高溶洞的处理效率。
3.2.3钢护筒跟进
对于地铁设施20m范围内的桥墩桩基施工，除提前对溶洞进行充填注浆外，同时采用旋挖钻结合钢护筒跟进施工，防止溶洞充填不够饱满密实，导致桩孔泥浆流失，从而对地铁结构安全造成影响。
4、溶洞预处理方案
溶洞预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间并达到一定的强度，防止桩基成孔时孔内泥浆流失，导致周边水土平衡失稳等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等一系列施工工序的顺利完成。溶洞预处理施工，在钻孔桩施工之前进行，相当于在桩基础施工过程中，于钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序，与桩基施工的各工序一起形成流水作业。
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为有效防止破坏原有溶洞的洞内应力平衡，影响邻近地铁结构稳定性，本工程均采用袖阀管注浆。袖阀管内径为50～75mm的PVC塑料管，注浆段为带射浆孔及逆止装置，注浆段以上为实管。注浆段每隔50cm钻一组（4～8个孔）射浆孔，射浆孔呈梅花形布设。
4.1单液注浆施工
根据溶洞大小、设计注浆量、注浆泵送能力施做一定数量袖阀管，从贴近地铁设施侧依次向外注入按一定水灰比拌制的水泥浆液，以达到设计注浆压力作为终止注浆条件。待水泥浆液凝固后，即形成有一定强度的填充体，从而保证溶洞的稳定性。
4.2 双液注浆施工
对于袖阀管注浆泵注的水泥浆超过设计值仍未泵满或达不到注浆压力及溶洞为半填充、空溶洞，采用水泥、水玻璃双液进行注浆。
双液注浆通过注浆孔，将水泥·水玻璃混合浆液一次性充填到所需加固溶洞、土洞、土体间隙中。利用其迅速凝固的特点，以阻断岩溶的连通通道。由于水泥·水玻璃浆液的固结时间可以控制在一定范围之内，因此可以人为地控制浆液流动距离，又由于该浆液具有胶结性，因此可以与充填物和前期充填的浆液及砂浆连结成整体，从而达到封堵的施工目的。
4.3钢护筒跟进+早强混凝土灌注
桩基预处理后，实际成桩过程中仍可能出现漏浆的现象。实际施工过程中，如遇漏浆，需在溶洞范围内灌注C20早强混凝土，在混凝土达到一定强度后，继续旋挖钻进，采用钢护筒跟进。对单个溶洞采用单护筒一次穿过顶板及溶洞，直至护筒嵌入溶洞下岩层1.0m。
5、地铁结构变形监测运用
地铁隧道是地铁设施中较为薄弱的结构，尤其盾构法隧道，其较容易受地基承载力及内部应力、外部荷载的变化而产生变形、破坏，而邻近地铁设施施工是引起外部荷载变化的主要原因。若地铁结构变形超过可结构承受状态，将会对地铁的运营安全造成影响。
为实时掌握溶洞注浆及桩基施工对地铁结构带来的影响，减少人力投入，不对地铁列车运营造成影响，本工程对施工可能影响范围内的邻近地铁结构内部采用三维变形自动监测系统作为主要监测手段，通过实时监测数据了解地铁结构变形情况，信息化指导工程施工。
5.1基准点和监测点的布设原则
5.1.1基准点布设原则
监测基准点必须设置在稳定不受工程施工或外界影响的位置，基准点应埋设稳固，保证整个监测过程中不受破坏，确保观测通视良好，为了防止碰动点位，必要时加装保护盒进行保护，并且不定时进行检查校核。
5.1.2监测点布设原则
监测点布设应根据工程施工所影响区域范围及地铁结构形式、类别等进行分段面、分区域布点。每个监测点应埋设稳固，保证整个监测过程中不被破坏（尤其人为因素及列车运行时产生的振动、活塞风效应）。
5.2 三维变形自动监测系统构成
自动监测系统主要由如下四个单元构成：监测设备、参考系、变形体和控制设备。其中，监测设备由测量机器人、地铁结构变形自动化监测系统软件和监测控制房组成；参考系由多个基准点组成；控制设备由工控机及远程控制电脑组成。
6、结论
利用隧道变形自动化监测实现信息化施工，将实时监测数据结果用于反馈设计，为改进设计施工提供信息指导，积累施工经验，提供可靠施工工艺，为以后类似的施工提供技术储备。
通过可操作的、有效的施工工艺处理岩溶地区且邻近地铁结构的地基基础、桩基础等地下工程，极大地降低工程建设施工对邻近地铁结构的影响，保证地铁结构及列车运营安全。
参考文献：
[1]《广州市城市轨道交通结构安全保护技术标准及规定》（Q/GZMTR-ZH-AQ-001-2013）
[2]《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011
[3]《建筑变形测量规范》JGJ8-2016
论文作者:黄伟东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/31
标签：溶洞论文; 地铁论文; 桩基论文; 结构论文; 浆液论文; 岩溶论文; 注浆论文; 《防护工程》2018年第18期论文;