梅雨潭

（中交城市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢）

引言

進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，為減小都市快速發(fā)展而帶來(lái)的交通壓力，城市軌道交通工程也加快了前進(jìn)腳步。隨著各類地下工程逐漸增多，巖溶作為地下較為常見(jiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象，一直是地下工程研究探索的重要方向[1，2]。本文以南京地鐵1 號(hào)線北延線一段區(qū)間所遇到的巖溶現(xiàn)象作為依據(jù)，進(jìn)行分析巖溶處理的基本方法。

1 工程概況

南京1 號(hào)線北延線燕子磯站- 笆斗山站區(qū)間平面線路出燕子磯站后沿和燕路向東北方向敷設(shè)，下穿巖溶區(qū)后進(jìn)入珠江路，最后進(jìn)入笆斗山站。本區(qū)間全長(zhǎng)約1 100 m，其中涉溶洞段約110 m。區(qū)間地處階地間坳溝、階地及長(zhǎng)江漫灘地貌單元，淺部填土厚度一般為1.10 m～9.0 m，填土以下土層主要為黏性土、粉砂、粉土,下伏基巖有浦口組砂巖、角礫巖及石炭系黃龍組灰?guī)r?？扇軒r累計(jì)長(zhǎng)74.2 m，溶洞累計(jì)高度9.9 m，地勘結(jié)果表明該段鉆孔遇溶洞率高，參照《巖土工程勘察規(guī)范》（DGJ32/TJ208-2016），本區(qū)段巖溶發(fā)育強(qiáng)度為強(qiáng)發(fā)育，見(jiàn)圖1-2。

圖1 區(qū)間隧道平面圖

2 巖溶勘察

2.1 巖溶揭示一般方法

（1） 鉆孔勘探法

鉆孔勘探法是采用直接鉆孔的方式來(lái)探明地下溶洞的發(fā)育情況，需占用一定的施工場(chǎng)地，在地表?xiàng)l件允許的情況下才能采用此種方法進(jìn)行溶洞勘察[3]。

（2） 地質(zhì)雷達(dá)法

地質(zhì)雷達(dá)是以超高頻電磁波作為勘察場(chǎng)源，由一個(gè)發(fā)射天線向地下發(fā)射一定中心頻率的無(wú)載波電磁脈沖波，另一天線接收由地下不同電性介質(zhì)界面產(chǎn)生的反射回波[4-5]。

（3） 跨孔彈性坡CT 法

跨孔彈性波CT（又稱彈性波層析成像技術(shù)）原理是在不對(duì)探測(cè)物進(jìn)行任何形式是破壞的前提下，得到探測(cè)物的物理參數(shù)以及分布幾何形態(tài)信息。

2.2 巖溶勘察成果

（1） 巖溶在水平方向上的分布特點(diǎn)：現(xiàn)有鉆探成果成果表明，YK20+780～K20+850 段下伏基巖為灰?guī)r，巖溶較發(fā)育，該區(qū)間共有6 個(gè)勘探孔揭露灰?guī)r，其中5 個(gè)孔有溶洞分布。其中D1NQ4Z3 孔有6 層溶洞呈串珠狀分布于標(biāo)高-10.49 m～-25.59 m 之間鉆孔揭露溶洞情況見(jiàn)表1。

表1 巖溶統(tǒng)計(jì)表

（2）巖溶區(qū)地質(zhì)雷達(dá)勘察設(shè)計(jì)5 條測(cè)線，總長(zhǎng)為600 m，實(shí)際完成400 m，跨孔彈性波CT 勘察工作設(shè)計(jì)九組，計(jì)12 194 個(gè)檢波點(diǎn)·炮，總深度296 mn，實(shí)際完成勘察深度234.5 m，檢波點(diǎn)·炮數(shù)12 194 個(gè)。物探推測(cè)的巖溶異常空間位置及規(guī)模大小詳見(jiàn)表2。

表2 物探推測(cè)巖溶異常分布情況（1992 南京坐標(biāo)系、上海吳淞高程）

3 巖溶處理的方法

3.1 施工探孔布置

前期因受地面場(chǎng)地條件限制，地勘鉆孔和物探測(cè)線未能覆蓋全部區(qū)域，巖溶分布情況存在未查明或遺漏的情況，建議施工前在盾構(gòu)主要影響區(qū)范圍地面布置2.0 m×2.0 m 梅花形探測(cè)孔（兼做注漿孔），見(jiàn)圖3，除詳勘鉆孔揭示的巖溶填物較為準(zhǔn)確外，物探報(bào)告及交底文件顯示巖溶填充物情況均為推測(cè)，準(zhǔn)確度存疑，因此探孔施工過(guò)程中應(yīng)針對(duì)巖溶填充物進(jìn)行詳細(xì)勘察，若揭示到溶洞則根據(jù)溶洞大小及填充物的具體情況采取相應(yīng)的處理加固方法同步處理，處理方案參照下節(jié)1～4 條。

圖3 巖溶處理布置圖

3.2 溶洞、異常區(qū)處理的方法

溶洞、異常區(qū)處理的方法，見(jiàn)表3。

表3 溶洞、異常區(qū)處理的方法

4 注漿加固技術(shù)

4.1 注漿加固前準(zhǔn)備工作

注漿加固前，需探查各種地下管線，對(duì)影響溶洞充填注漿施工的地下管線進(jìn)行遷改或加固處理，并完成灌前地面沉降變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)和初始值的監(jiān)測(cè)。做完準(zhǔn)備工作后，還需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，為后續(xù)注漿施工提供數(shù)據(jù)參考，見(jiàn)圖4。

圖4 試驗(yàn)性注漿統(tǒng)計(jì)圖

4.2 灌漿工藝

（1） 灌漿方法與漿材選擇

①灌漿過(guò)程需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)冒、漏漿情況，及時(shí)調(diào)整灌漿壓力、濃度、速率等施工指標(biāo)。對(duì)于溶洞中水的處理，應(yīng)合理添加雙液漿或速凝補(bǔ)充劑。

②巖溶注漿應(yīng)區(qū)分周邊孔和中央孔，注漿孔可利用既有地質(zhì)鉆孔，周邊孔在區(qū)間隧道外側(cè)可采用花管，花管長(zhǎng)度1 m～2 m，花孔直徑8 mm，間距為10 cm；隧道范圍內(nèi)中間孔采用PVC 袖閥管，溶洞須填充均勻。

（2） 灌漿壓力

注漿孔位及灌漿壓力，見(jiàn)表4。

表4 灌漿壓力

（3） 灌漿漿材配比

灌漿漿材配比見(jiàn)表5。

表5 灌漿漿材配比

（4） 灌漿質(zhì)量檢查

①檢測(cè)方法：對(duì)溶洞處理后的區(qū)域應(yīng)采用取芯方法檢查[5]。

②檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)洞徑大于2 m 的溶洞必須進(jìn)行質(zhì)量檢查，其余按溶洞處理總數(shù)的10%進(jìn)行溶洞灌漿質(zhì)量檢查。每個(gè)需質(zhì)量檢查的溶洞加固區(qū)根據(jù)溶洞發(fā)育規(guī)模，由監(jiān)理工程師布置1～3 個(gè)質(zhì)量檢查孔。鉆孔取芯進(jìn)行檢查，取芯應(yīng)連續(xù)且上部無(wú)脫空，注漿固結(jié)體28 d 的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.15 MPa。

③不滿足上述檢查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)對(duì)受檢查的溶洞加固區(qū)進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)施工，監(jiān)理工程師可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適量增加質(zhì)量檢查孔。

5 結(jié)論與建議

（1） 隧道施工前以地勘鉆孔、地質(zhì)雷達(dá)、跨孔彈性坡CT 揭示出溶洞位置、大小為首要步驟，再通過(guò)對(duì)物探成果判斷確定溶洞處理的方案。

（2） 溶洞位置、尺寸及填充物對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的影響程度存在明顯的差異，針對(duì)不同位置、尺寸及填充物的溶洞，應(yīng)該有不同的處理方法。其中針對(duì)不同填充程度的溶洞，因確定不同的注漿方案。

（3） 注漿施工過(guò)程中結(jié)合生產(chǎn)性試驗(yàn)注漿結(jié)果，可合理控制巖溶范圍注漿量。由于巖溶發(fā)育范圍較大且較深，注漿加固造價(jià)較高，前期生產(chǎn)性試驗(yàn)可有效控制工程費(fèi)用。

（4） 通過(guò)巖溶區(qū)段之前的區(qū)段作為盾構(gòu)巖溶施工的試驗(yàn)段，不斷優(yōu)化盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)控制地表變形，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，根據(jù)正面土壓力，緊密結(jié)合地表變形監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，將施工后地表變形量控制在最小范圍內(nèi)。根據(jù)地層情況合理制定施工參數(shù)，如刀盤轉(zhuǎn)速，土倉(cāng)壓力，注漿壓力以及掘進(jìn)速度等。確保開(kāi)挖面的土壓力平衡，減少開(kāi)挖面土體的坍塌、變形以及土層損失。

（5） 巖溶處理施工過(guò)程中還可能面臨鄰近地下管線施工風(fēng)險(xiǎn)、鉆孔掉鉆及成孔過(guò)程中遇到大溶洞發(fā)生塌孔、注漿時(shí)嚴(yán)重跑漿、地下水及巖溶水風(fēng)險(xiǎn)、未探明未處理巖溶隱伏風(fēng)險(xiǎn)、溶洞串聯(lián)發(fā)育風(fēng)險(xiǎn)、盾構(gòu)掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)等，在施工前應(yīng)提前做好應(yīng)急預(yù)案。