巖溶發育區域地鐵車站施工技術研究

南寧軌道交通集團有限責任公司 廣西 南寧 530029

正文：

1 工程概況

南寧市軌道交通2號線東延工程（玉洞～壇興村）玉嶺路站，為地下兩層（局部一層）島式站臺車站，東西向布置，采用單柱雙跨（局部雙柱三跨）矩形結構，車站總長346m，車站標準段基坑寬度為21.7m（含圍護結構），深16.642m。

2 工程地質狀況

車站位于溶蝕殘丘洼地Ⅲ2內，北側洼地較現狀路面低約12m，東側及南側山坡較現狀路面高約21.86m～45.94m。根據詳細勘察階段巖土工程勘察報告和施工勘察階段巖土工程勘察報告，本車站為第四系全新統人工堆積層（Q4ml）、第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）、第四系上更新統沖洪積層（Q3al+pl）、石灰系下統大塘階地層（C1d），局部節理裂隙及溶隙較發育，溶洞多位于基坑底板以下5～15m區域。水文地質情況較為惡劣，有巖基裂隙水、上層滯水、巖溶水等。

3 巖溶發育區域地鐵車站施工技術

3.1 圍護結構施工

車站圍護結構采用直徑1000mm，中心間距1200mm的鉆孔灌注樁，插入底板5500～8000mm。為降低巖溶地質的影響，本站參考地下連續墻導墻施工技術，采用混凝土導墻樁定位技術，定位模板孔徑為1050mm，保證樁位的精確度；采用與鉆桿固定連接的螺旋鉆頭（硬巖區域不適用）代替常用鉆頭，確保圍護樁成孔的施工精度和垂直度；從而保證車站主體結構側墻凈空尺寸及樁間錨噴的平整度，提高施工功效。

3.2 巖溶處理

3.2.1 巖溶形態、規模及充填物特征

本站場地巖溶形態主要有溶蝕溝槽、石芽、溶蝕裂隙、溶孔、溶洞等。沿北東向南西（線路縱向）存在發育較大規模的溶蝕溝槽，整體呈漏斗狀，直徑10-50m，深度約8-12m，溶蝕溝槽周邊為埋深較淺的石芽。下浮灰巖溶蝕裂隙密集發育，裂隙寬度一般15cm，多見溶蝕殘留物半充填或全充填。綜合初、詳勘成果，玉嶺路站分布97個鉆孔，13個鉆孔鉆遇溶洞，遇洞率13.40%，線溶率9.28%，洞內充填松散或無充填物，溶洞斷面形狀極不規則，規模大小不一，多為空溶洞。

3.2.2 巖溶穩定性分析

本站地質條件具備發育軟土及土洞的可能性，基巖面以上底板以下的土層穩定性可能會因工程施工運營及周邊地下水環境的變化而發生改變，部分溶洞位于基坑開挖范圍內，開挖后會因溶洞充填物發生變性影響坑壁穩定性。在車站荷載及樁基自重的作用下，底板至底板以下15m范圍內（即98.81m高程以上區域）分布的溶洞對車站結構底板穩定和樁基穩定不利。

3.2.3 巖溶處理措施

明挖車站的巖溶處理應與基底處理、圍護結構、主體結構、抗浮、施工期涌水和運營期風險防治等多方面協同統一考慮，遵循探邊界-注漿液充填-效果檢測的施工順序，結合本車站實際情況對車站底板以下10m以內、圍護結構外側3m以內的巖溶進行處理。

溶蝕溝槽、溶蝕裂隙發育帶采用固結注漿進行處理，采用“前進式”或“后退式”分段注漿，注漿深度需從車站結構底板以上3m至車站結構底板以下不少于10m。溶洞采用充填砂礫、碎石加注漿的方法進行處理，充填壓力需根據溶洞實際情況進行調整，采用水泥砂漿進行注漿充填。邊注漿邊摸查溶洞的規模及處理后的狀態，根據注漿量及注漿孔所檢測到的溶洞直徑估算出溶洞的規模后再向周邊布設檢查孔，通過檢查孔查看溶洞的延展狀況并利用檢查孔對注漿不飽滿的地方繼續注漿。對于范圍超出地鐵車站結構設定的安全限界的溶洞，先在安全限界鉆孔采用速凝漿控制邊界。對于直徑大于3m的無充填或半充填的較大溶洞采用φ200的PVC套管注水泥砂漿。

注漿前進行現場注漿試驗，注漿參數根據現場試驗情況進行調整，注漿量和注漿有效范圍通過現場試驗確定。

3.2.4 巖溶處理效果

本次采用固結快剪試驗和標準貫入試驗對處理后的溶蝕溝槽、溶洞進行注漿質量檢測。本車站所有鉆孔檢測結果顯示：填充物粘聚力c為51.7～57.0kPa，平均值為54.9kPa；內摩擦角φ為25.2～27.9°，平均值為26.2°；標準貫入錘擊數N為24～75擊，平均值為38擊。注漿效果良好。

表1 巖溶處理質量控制指標

3.3 其他施工技術

車站基坑開挖需提前做好冠梁、支撐、降水井，采用“縱向分段、豎向分層、由上至下、先支后挖”的方法明挖施工，層與層之間放坡設臺階、先中間拉槽后向兩邊擴展,做到開挖安全有序、均衡高效。

車站主體結構按照墊層、底板、中板、頂板的順序施工，然后完成土方回填等相關工作。在車站底板下需要設置圍護牛腿結構，并且需要和臨時立柱樁圍護結構等共同形成支撐車站。或在車站基底設置旋噴樁分割基底，提高基底強度、承載力和穩定性，對巖溶塌陷等風險進行合理的控制。

4 結束語

圍護結構施工精度和垂直度達不到要求會造成基坑開挖后側墻凈空尺寸不足或樁間平整度難以控制，處理起來都非常困難。巖溶處理效果不理想，會造成基坑坍塌，結構不均勻沉降等風險，隨著地質水文變化也會對運營期車站的穩定性造成影響。本工程采用混凝土導墻定位技術及固定螺旋鉆頭，保證了圍護樁施工精度及垂直度，采用不同的注漿技術分別對溶蝕溝槽、溶蝕裂隙、溶洞采用有針對性的處理措施，巖溶處理效果良好，確保了施工期質量安全及建成后車站長期穩定，為后期地鐵車站施工積累經驗。