浅谈地铁施工过程中的溶洞处理

吴晓龙

摘要：本文以长沙地铁3号线山塘站地铁项目为例，谈论了在岩溶地段修建地铁时，如何来处理岩溶地区的溶洞。其主要意义在于为地铁施工过程中在溶洞处理方面提供理论基础及经验参考，确保建设项目质量，确保施工生产安全。

关键词：地铁施工；岩溶；处理

引言

随着国家经济、社会的发展，城市轨道的出现满足了人民对交通多元化的需求。近年来，我国地铁建设项目增多，尤其是在一些大中型城市更为普遍。在一些地区的地铁建设过程中不可避免的会遇到岩溶地区，根据长期以来的施工经验，我们总结了一些在岩溶地区修建地铁的应对措施。在一些风险较大的岩溶地区必须要对其慎重处理，岩溶地区的溶洞会给地铁施工带来较大的风险和危害，比如说导致结构沉降、开裂、漏水等一系列不可控的现象，严重的甚至造成结构跨塌。如何处理溶洞给工程带来的安全质量问题，就成为了溶洞处理技术的关键。

一、工程概况

山塘站位于长沙市岳麓区坪塘大道上，基坑埋深为16.5至23.3m，车站的主体结构长度为298m，标准段宽度为20.9m，车站的结构分为地下两层，总建筑面积达到14685.3m²，车站南端与折返线相接。从详细勘察报告情况来看，该工程溶洞主要发育分布在泥盆系石灰岩中，分布范围较小，揭露地下存在9个石灰岩溶洞，钻孔见洞率为50%，而且岩溶发育的深度较深，在地面以下2.2至28.4m的地方，大部分溶洞没有填充，其他的一些溶洞为半填充或者是全填充的情况。溶洞的产生对地铁施工威胁是非常大的，不仅会影响结构的稳定性，导致施工现场的安全事故。因此，施工单位非常重视该工程的溶洞处理过程。

二、溶洞处理的原则

为了满足永久结构的承载力、变形，降低施工期间突水事件发生的机率，降低新生溶洞对车站结构稳定性的不利影响，减小围护结构在施工时产生坍塌的风险。山塘站的溶洞处理原则为，（1）先结合地勘报告做小范围的试验段施工，来确定布孔（探孔、注浆孔）方式及注浆的各种参数（浆液配比、注浆压力、终孔指标），试验段完成后检测其处理效果，然后专家及各参建方根据其检测指标会议讨论处理效果，最终确定合理的溶洞处理的方式及各项参数、指标。（2）根据试验段确定的确定的处理方式及各项参数、指标来进行大范围的施工段施工，最后检测处理效果。

三、试验段溶洞处理的方法

1、探边界及布置注浆孔

先对地下连续墙范围内及内外3m范围进行探孔，然后再基坑内按照5×5m布孔进行该区域的探孔，先从整体确定是否还有溶洞发育。如图1所示：

若揭露出溶洞，则以发现到溶洞的钻孔为基准点，沿垂直于线路方向及线路方向，以2×2m加密布置注浆钻孔，以基本找到洞体边界为止。如图2所示：

图1（溶洞处理区探孔总布置图）

图2（揭露溶洞孔位加密布置图）

在地下连续墙施工的范围（连续墙体内外3米）发现了溶洞，并且溶洞范围超出了地下连续墙边线以外3m，则以地下连续墙边线以外3m为界，沿线路方向施做一排注浆钻孔，每孔间隔2m，以基本找到洞体边界为止。再利用此排孔位注射双液浆形成止浆帷幕，最后，再根据探定的洞体边界施做其他注浆孔。如图3所示：

图3（连续墙外侧溶洞处理示意图）

2、全填充溶洞处理

根据该项目的探孔揭露出的岩心显示，在车站范围内全为全填充溶洞。按照上述布孔原则，再场地内先钻注浆孔，再通过高压注浆加固（袖阀管注浆）方式，将溶洞内填充，达到封堵溶洞缝隔绝水源，使填充物转变为具有一定强度的结石体或硬塑状土的目的。注浆方法及工艺流程如下：

（1）成孔，采用地质钻机钻孔，控制好钻杆的垂直度，孔内并采用泥浆护壁的方法防止孔内塌孔；

（2）注入套壳料，在溶洞高度范围内注入套壳料（水泥浆、膨润土），防止袖阀管在注浆过程中变形、移位或损坏，并能保证注浆浆液能顺利通过；

（3）下袖阀注浆管，袖阀管的尺寸为48mm的PVC管，分为实管和花管两部分（花管：溶洞高度范围内的袖阀管管壁上钻花眼，尺寸6@300，作为出浆孔），插入至溶洞底面，管顶露出地面20cm并封好管口。

（4）注入固管止浆料，下好袖阀管后，在袖阀管与孔壁之间的空隙中注入固管止浆料（水泥浆），直至浆液返出孔口，浆面下沉后可以多次回灌以达到固管止浆的效果；

（5）注浆，待套壳料及止浆料有一定强度后，拌制水泥浆液（边界孔在水泥浆中加入水玻璃拌制成双液浆），由边界孔向内部的孔开始注浆，每个孔在溶洞高度范围内自下而上分层压力注浆，使溶洞充填物被压密、渗透固结。该项目的注浆压力控制在0.4~1.2Mpa，注浆压力从0.4 Mpa开始注浆并压力逐步提高；

（6）终孔及洗管，当注浆压力达到1.2 Mpa后并持续注浆10min左右，若压力继续上升或地表有隆起即可停止注浆，然后抽出注浆设备并清洗干净；

（7）质量检查及封孔，注浆质量检查合格后，可以在管内注入M15砂浆进行封孔。如注浆效果未达到设计要求，可进行二次注浆。

图4（袖阀管注浆施工工艺流程图）

四、施工段溶洞处理的方法

在完成试验段施工，并通过实验检测后，得出施工段的处理方法达到了溶洞处理所需的效果。施工段的溶洞处理即按试验段的施工工艺及各项参数、指标来进行该项目范围内所有的溶洞处理施工，将整个车站范围内的溶洞填充均匀、密实并具有一定强度，为车站后续的施工提供良好的保障。

五、溶洞注浆质量的检测

溶洞注浆后的检测是非常重要的工作，是确保溶洞填充质量的基础。在长沙地铁3号线山塘站溶洞填充检查中，首先是对溶洞填充率和密实度的检查，采用标贯法进行测定。其次是注浆加固的效果检查，主要采取的是钻孔取芯方法，采取试样做抗压试验，其必须要满足相关规范，一般在28d无侧限抗压强度要大于0.20MPa，检测的数量不能够小于所有注浆孔数量的1%，并且每个溶洞均要检测。检测的结果应专家分析和论证，并由相关单位负责人进行检查确认后，最终才能够确保注浆质量。

结语

综上所述，在地铁的施工建设中若遇到车站范围内有溶洞的情况，要确保溶洞处理的质量，则必须掌握两个关键点。首先是做好溶洞探边界的工作，其次是要对溶洞填充处理的效

果进行检测，只有把握住这两个关键点，才能够确保施工过程中的安全，确保工程的质量，确保后期通车运营的安全，为人民提供可靠、安全的交通环境。

参考文献：
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