砂層巖溶地質條件下明挖車站設計施工關鍵技術

陸 平 張 虎 鐘世華

(1.中鐵隧道勘測設計院有限公司，天津 300133； 2.中鐵五局集團有限公司，天津 300133)

砂層巖溶地質條件下明挖車站設計施工關鍵技術

陸 平1張 虎1鐘世華2

(1.中鐵隧道勘測設計院有限公司，天津 300133； 2.中鐵五局集團有限公司，天津 300133)

以武漢地鐵6號線紅建路站明挖工程為例，通過分析工程場地的地質條件，研究了該站設計施工過程中遇到可溶性巖面直接覆蓋第四系粉細砂層的處理措施，并對該種地層在施工及運營期的處理技術作了探討，對以后相關工程提供參考。

地鐵車站，覆蓋型砂層巖溶，工程地質，塌陷

0 引言

武漢地鐵6號線紅建路站所處場地為可溶性巖面直接覆蓋第四系粉細砂層，可溶性巖巖溶強發育。場地附近的漢陽中南軋鋼廠曾發生巖溶地面塌陷，因此場地屬于不穩定場地，有可能發生巖溶地面塌陷。鑒于巖溶地面塌陷的突發性，難以預報及處理，將對地鐵車站的安全帶來重大威脅，造成災難性后果，應予以高度重視，確保安全。

1 工程概況

武漢市地鐵6號線一期工程紅建路站，位于武漢市漢陽區鸚鵡大道下方，處紅建路與鸚鵡大道交叉口，沿鸚鵡大道南北向布置。車站起點里程為K11+431.213,終點里程為K11+659.213，全長228 m，地下2層12 m單柱島式站臺，地下1層為設備層及公共區，地下2層為站臺層。標準段頂板覆土約3.21 m，結構寬21.1 m，基坑深度約18.35 m。圍護結構采用地連墻。

2 地質條件

3 巖溶概況

3.1 巖溶勘察方法

根據場地區基本工程、水文地質條件和主要地質問題，本次研究工作主要選擇了如下方法：1)資料搜集；2)工程鉆探；3)地球物理探測；4)地下水位長期觀測；5)室內試驗。

3.2 工程地質

場地由老至新分布有石炭系—三疊系及第四系地層，基巖均埋藏于第四系中細砂層之下。車站范圍內巖面埋深絕對標高：-6 m～-10 m,距車站底板約12 m。

據鉆探揭示，根據埋藏條件，本場地巖溶屬于覆蓋型巖溶。場地內巖溶屬弱～中等發育。基巖面以下1 m～10 m溶蝕相對較強。

3.3 場地地下水動態

長江位于場地以東，距地鐵線路450 m～650 m。

場地巖溶水水位標高17.1 m～21.5 m，砂層孔隙水水位標高17.1 m～19.3 m，并具有如下特點：

1)巖溶水、砂層孔隙水水位隨長江水位變化，具有滯后現象。

2)砂層孔隙水與巖溶水水位變化具有同步性，變化幅度基本相同。

3.4 溶洞分布情況

巖溶主要發育在灰巖的上部，發育方向和強度受層面和裂隙控制，多沿陡立灰巖層面垂向呈溶隙形態發育，水平向連續性較差。

3.5 溶洞發育情況

鉆孔揭露的82個溶洞鉛直高度統計：溶洞以洞高小于3 m的溶洞占主導，其中洞高介于0.2 m～1 m之內的溶洞占全部溶洞的57.3%，洞高1 m～2 m之內的溶洞占全部溶洞的28.1%，洞高2 m～3 m之內的溶洞占全部溶洞的6.1%，其余洞高大于3 m的溶洞零星分布，占全部溶洞的8.5%。

溶洞與巖面的關系：巖面下6 m內溶洞占全部溶洞的48.8%，巖面下6 m外溶洞占全部溶洞的51.2%。

3.6 溶洞填充情況

鉆孔揭示溶洞的31.7%未填充，30.5%半填充，37.8%全填充。

溶洞半填充物主要為流塑～軟塑狀粘土及少量碎石；全填充物主要為可塑狀粘土，含少量角礫、碎石。充填物少數硬塑狀。

4 巖溶塌陷機理

覆蓋型巖溶地面塌陷，是指隱伏在第四紀覆蓋層下的可溶巖中存在巖溶空洞，且存在與覆蓋層相連的通道。在某些自然因素或人為因素作用下，覆蓋層物質沿著巖溶通道進入到巖溶空洞中，引起覆蓋土體發生漏失，導致地面出現塌陷的自然現象。一是“地面塌陷”，二是“覆蓋層土體”塌陷，而非可溶巖溶洞塌陷。

5 結論與建議

地鐵車站巖溶處理既要解決施工期的巖溶塌陷問題，又要解決運營期間由于列車長期震動及基坑周邊臨近人類活動對其產生的不利影響，尤其是運營期的安全尤為重要。本文對這種砂層直接覆蓋在灰巖上的巖溶處理主要是以解決由于地下水流動帶動砂層流失而產生的地面塌陷問題。運營期間建議考慮采用行政手段與市相關單位進行協調，擴大本區段地鐵影響控制紅線，嚴格控制該范圍內的其余工程項目的建設。尤其是涉及到基坑深層降水及入巖樁基的工程，有關職能部門應要求該項目建設方進行安全風險專項評估并報地鐵審批。

[1] 范士凱.武漢(湖北)地區巖溶地面塌陷[J].資源環境與工程,2006(S1):52-53.

[2] 羅小杰.試論武漢地區構造演化與巖溶發育史[J].中國巖溶，2013(2):26-27.

[3] 楊光煦.在巖基中灌注穩定漿液形成防滲帷幕[J].湖北水力發電，2002(2):31-32.

Research on the key technology of design and construction of open cut station sand karst geological conditions

Lu Ping1Zhang Hu1Zhong Shihua2

(1.ChinaRailwayTunnelSurvey&DesignInstituteCo.,Ltd,Tianjin300133,China; 2.TheFifthBureau(Group)CorporationofChinaRailway,Tianjin300133,China)

Taking open excavation engineering of Hongjian road of Wuhan subway No.6 as an example, through analyzing engineering field geology conditions, the paper studies processing measures of karst sand covering quaternary silty sand layer in the station design construction process, and explores the stratum processing measures during the construction and operation period, which has provided some guidance for relevant projects.

subway station, covered-style sandy karst, engineering geology, collapse

1009-6825(2015)07-0149-02

2014-12-24

陸 平(1984- )，男，工程師； 張 虎(1986- )，男，工程師； 鐘世華(1982- )，男，工程師

U231

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