武漢壟崗區(qū)深大隧道巖溶處理分析

彭華中

武漢市勘察設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430022

1 引言

武漢位于我國中部，可溶性巖分布廣，區(qū)內(nèi)發(fā)生多起巖溶地面塌陷事故［1］，給工程建設(shè)及人民生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失［2-3］。本區(qū)以往的研究多集中于河流沖積一級(jí)階段等巖溶地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)的淺～中埋深中小直徑的交通隧道工程［4-5］，而針對(duì)埋深大、直徑大的隧道工程的巖溶研究較少。本文以武漢兩湖隧道涉及地鐵11 號(hào)虎泉站段巖溶預(yù)處理為依托，對(duì)區(qū)內(nèi)高階地工程場(chǎng)地巖溶地質(zhì)問題的處理措施進(jìn)行了分析。

2 工程概況

武漢某公路隧道涉地鐵站段在武昌卓刀泉南路下穿段地鐵11 號(hào)地下車站及地下停車場(chǎng)，下穿交叉總長度約76.9m，其中下穿地下停車場(chǎng)約53m，下穿車站約23.9m。本段盾構(gòu)管片外徑15.5m，穿越范圍內(nèi)與停車場(chǎng)結(jié)構(gòu)最小凈距為19.9m（1.28D），與車站結(jié)構(gòu)最小凈距為10.76（0.69D）。區(qū)間采用2.1%坡度單面坡，埋深約52.0～56.0m，擬采用盾構(gòu)法施工。

3 巖溶地質(zhì)問題

根據(jù)前期初勘及巖溶地質(zhì)專項(xiàng)勘察結(jié)果并結(jié)合場(chǎng)地的地質(zhì)構(gòu)造，擬建工程沿線棲霞組碳酸鹽巖溶蝕現(xiàn)象明顯，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，綜合判定巖溶是影響工程施工與運(yùn)營安全的主要不良地質(zhì)。場(chǎng)區(qū)內(nèi)巖溶、巖溶裂隙水與隧道工程關(guān)系密切，巖溶和巖溶裂隙水對(duì)隧道工程潛在的主要災(zāi)害為巖溶地面塌陷、巖溶地基穩(wěn)定性、巖溶承壓水引起的隧道突水涌泥及軟～流塑狀紅黏土等帶來的問題，工程施工前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理。

4 巖溶處理措施

4.1 巖溶處理原則

本隧道外直徑15.5m，在國內(nèi)外屬大直徑隧洞工程。隧址場(chǎng)地巖溶強(qiáng)發(fā)育，周邊環(huán)境嚴(yán)峻，本隧道在該段施工風(fēng)險(xiǎn)較大。

依據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，參考區(qū)內(nèi)類似工程巖溶處理經(jīng)驗(yàn)，巖溶處理原則如下：

（1）滿足在下列條件可直接采用純水泥漿進(jìn)行靜壓式灌漿：鉆孔揭露溶洞洞高≯1m 且無填充、半填充溶洞或充填物強(qiáng)度較低的全填充溶洞；

（2）滿足下列條件一般采用間歇式靜壓灌漿：鉆孔揭露溶洞高度1～3m 且無填充溶洞或半填充溶洞。

（3）對(duì)于鉆孔揭露溶洞高度3～6m，由于該類溶洞規(guī)模較大，當(dāng)無填充溶洞或半填充溶洞時(shí)，為保證充填效果，可考慮先投碎石，后采用注漿加固。

（4）對(duì)于溶洞高度大于6m 的特大型無填充溶洞，建議上報(bào)業(yè)主再確定具體處理方案。其處理方式可參考高度3～6m 無填充溶洞和半填充溶洞。

（5）物探異常區(qū)或點(diǎn)處理：通常采用鉆孔驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)溶洞或洞隙時(shí)加固處理方法同上；鉆探未發(fā)現(xiàn)溶洞時(shí)對(duì)鉆孔采用注漿進(jìn)行填充即可。

4.2 處理范圍及深度

巖溶處巖溶處理原則應(yīng)結(jié)合隧道埋深、溶洞位置及隧道圍巖穩(wěn)定及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)等因素確定巖溶處理范圍（見圖1），具體如下：

（1）盾構(gòu)掘進(jìn)范圍內(nèi)的溶洞必須全部處理；（2）隧底溶洞的處理范圍：①隧道底板以下8m內(nèi)溶洞必須處理；②底板以下8～16m 范圍內(nèi)的溶洞，若覆巖比＜1，需進(jìn)行充填處理；若覆巖比≥1，無需進(jìn)行充填處理；（3）隧道周側(cè)的溶洞處理范圍為隧道結(jié)構(gòu)輪廓線左側(cè)、右側(cè)、上部各外放5m 范圍內(nèi)；（4）當(dāng)某一溶洞部分位于處理區(qū)，部分位于非處理區(qū)，統(tǒng)一處理整個(gè)溶洞。

4.3 巖溶處理效果檢測(cè)

圖1 巖溶處理范圍隧道范圍

為評(píng)價(jià)巖溶處理效果，通常采用鉆孔取芯輔以孔內(nèi)電視檢驗(yàn)及壓水試驗(yàn)為檢測(cè)手段。抽檢點(diǎn)一般布置在巖溶發(fā)育嚴(yán)重、注漿可疑之處或布置在工程的關(guān)鍵部位，抽檢數(shù)量≮總注漿孔的5%且≮2 孔。

經(jīng)過室內(nèi)加固體巖芯抗壓試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，注漿加固結(jié)體28d 的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.3～0.5MPa間；孔內(nèi)壓水試驗(yàn)透水率試驗(yàn)值在4～6Lu 間，合格率達(dá)95%以上，總體上滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

（1）沿線場(chǎng)地內(nèi)巖溶地質(zhì)問題：地面塌陷問題、地基失穩(wěn)、巖溶水突水涌泥和軟～流塑狀紅黏土等。

（2）巖溶處理結(jié)合溶洞規(guī)模，選用純水泥漿、水泥砂漿或投石輔以注漿等不同的方法，最后應(yīng)對(duì)巖溶處理效果進(jìn)行檢驗(yàn)、檢測(cè)。