巖溶條件下地鐵車站的基底處理措施及設計優化

常彪

中國電建市政建設集團有限公司 天津 430000

1 工程概況

未來三路車站為地下二層島站。未來第三路站位于高新大道與未來第三路交匯處，橫穿十字路口，沿高新大道鋪設，9號線沿未來三路敷設盾構下穿本站。高新大道道路現狀為雙向6車道，車流量較大，主道兩側各有寬約6.0m的輔道和綠化帶，未來三路為雙向6車道，目前高新大道北側已通車。車站周邊現狀為中交二航局、中石油加油站、綠化帶、荒地、水塘和泉眼等，車站東端盾構井距離加油站28.5m，1號風亭位置有泉眼出露，2號風亭位置為水塘。右DK57+646.400站起點里程，右DK58+018.200站終點里程，有效平臺中心里程：DK57+906.000，總長度為371.8米，站臺的外包有效中心里程23.1米寬，外包結構尺寸是23.1*14.14米，車站的頂部覆蓋約2.5-3.6米，地下兩層結構三跨鋼筋混凝土矩形雙柱結構，明用于車站施工開挖方法，利用鉆孔樁圍護結構+支持[1]。車站標準段基坑寬23.1m，深17.81m，東側盾構井深20.43m，西側盾構井深19.60m。

2 地質條件

2.1 工程地質概況

未來三路站網站除了上層為雜項填補和灌漿期土壤（Qml），主要為第四紀全新世湖泊（Q4l）淤泥土、第四紀全新世沖、洪積（Q4al+pl）粘性土壤，在第四紀更新世系列系統、洪積（Q3al+pl）粘性土和粘性土礫石，碎礫石層含有粘性土壤，土壤殘留（Qel），石炭紀白堊紀-古近紀-E（K）泥質砂巖和灰巖的下基巖（C）和墓群（S2f）的生成和分布以及砂巖和構造擠壓褶皺帶。灰巖、砂巖、泥質砂巖等過渡層相互交錯，存在局部相變。巖性復雜，風化差異明顯，地基均勻性差。遺址區巖溶發育較好，存在巖溶槽、巖溶溝、羅水洞等地質現象。基巖表面不規則，起伏較大，有陡峭的山脊和斜長石等。溶洞分布廣泛，規模大，連通性好，分布不規則。基巖覆蓋6-3片粉質粘土，10-4片碎石粘土（碎石含量25%~40%，局部含量達到60%），層理深度8.3-19.1m，頂部標高10.11-18.68m。該層場地面積分布不規則，大部分截面分布，穩定性較差。在施工過程中，容易引起地面塌陷、涌泥等現象。通過對地下水賦存條件、含水介質及水力特征的分析，認為主要地下水類型為上部滯水和裂隙巖溶水。石灰巖層以上的水位是承壓的[2]。

2.2 物探分析

（1）從現場勘察鉆探情況顯示，溶洞洞高小于0.5倍隧道洞徑（隧道洞徑為6m）的有95個，占總數的74.42%；洞高在0.5倍洞徑與1倍洞徑之間的有26個，占總數的20.31%；洞高大于1倍洞徑的有7個，占總數的5.47%，其中一處發育一溶洞（串珠狀）鉛直高度達14.5m。從上述分析表明鉆探揭露可溶巖中巖溶形態以溶隙、溶洞為主。溶洞發育強烈，以小型溶洞為主。

（2）通過物探CT推測巖溶異常點高度統計分析發現：巖溶異常點高度小于0.5倍隧道洞徑的有61個，占總數的44.85%；巖溶異常點高度在0.5倍洞徑與1倍洞徑之間的有57個，占總數的41.91%；巖溶異常點高度大于1倍洞徑的有18個，占總數的13.23%。表明巖溶異常點高度以小于隧道1倍洞徑為主。結合鉆探、物探探測結果分析，場地內溶洞及物探CT推測巖溶異常點鉛垂高度多在1倍隧道洞徑以內，占總數的86%以上，鉛垂高度大于10m的特大溶洞和巖溶異常點共有2個。工程設計與施工中，應對溶洞洞徑大于3m和距底板較近的溶洞進行重點處理。

（3）鉆孔揭示溶洞全充填的有51個，占溶洞總數的39.84%；半充填的有5個，占溶洞總數的3.9%；無充填的有72個，占溶洞總數的56.25%。石炭系黃龍組（C2h）灰巖均以無充填為主，全充填次之，少量半充填。一般淺部溶洞多為無充填，全充填或半充填的溶洞相對較少，埋深較大的溶洞多為全充填。鉆孔揭示溶洞充填物多為棕紅、棕黃色粘性土或粘性土夾碎石。充填物狀態不一，多呈軟-可塑狀，部分呈流塑或硬塑狀；少部分溶洞充填中密的灰黃色角礫狀土或碎石土。根據鉆孔條件，在鉆孔充填部分溶洞時，可將鉆孔工具的自沉或人為壓力壓下，其承載力極低。隨著垂直深度的增加，地下水的交變活動減少，巖石裂隙減少，溶洞分布減少。石炭系黃龍組石灰巖溶洞均位于地下水位以下。未填筑的溶洞水豐富，半填筑的溶洞水貧乏，填滿的溶洞水環境最差。地下溶洞基本處于含水飽和狀態，溶洞富水性強。在開挖隧道和基坑時，應注意是否有可能露出富水、含泥溶洞和涌水、涌泥問題[3]。

3 提出溶洞處理措施

（1）根據溶洞充填情況調整充填材料。半填、非填溶洞應采用灌漿加壓灌漿；溶洞填滿后應先確定充填性質：如充填為流塑、軟塑粘土，采用注漿充填處理；如果是塑料、硬質塑料粘土，原則上不作處理。開放的溶洞未經處理。（2）灌漿過程中需要對溶洞的規模進行檢測。探測方法：首先，利用地質雷達對平面范圍內的溶洞探測進行測試。根據溶洞的等高線范圍，在洞的四周鉆孔檢查。檢查孔呈梅花形狀，間距2mX2m。（3）一個巨大的洞穴。巖溶等值線范圍還需進一步加密鉆探。若鉆孔發現有巖溶存在，則在溶洞平面范圍外設置一排注漿鉆孔，間隔2m，直至找到溶洞體邊界。或使用結構外3m進行檢測；如果孔體為有限邊界，且最外層排水孔表明巖體致密，則應向內收縮一個孔作為側孔注水泥漿。

4 結語

綜合分析后合格點數達到檢測點總數的90%，且不合格點數不集中分布、不合格指標與合格指標的差值不大于合格標準的20%，可以判定為注漿效果、注漿質量較好。2）綜合分析后檢測點總數達到100%合格，可以判定為注漿效果、注漿質量好。