礦山法隧道溶洞處理方法措施及質(zhì)量檢測

董永

（1.中建市政工程有限公司；2.中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司，北京 100000）

1 工程概況

創(chuàng)業(yè)園站-銀山站區(qū)間是徐州市軌道交通3號線一期工程的最后一個正線區(qū)間。區(qū)間起始于銀山站南端頭，沿銀山路路下一直向南，靠近創(chuàng)業(yè)園站時向西拐入路側(cè)綠地內(nèi)，至創(chuàng)業(yè)園站北端頭結(jié)束，本區(qū)間礦山法道起點里程右DK23+758.700（左DK23+758.700），終點里程為右DK24+265.395（左DK24+265.942），右線含長鏈0.46m，礦山法隧道右線長506.695m、左線長507.155m，采用臺階法開挖。

本區(qū)間隧道拱頂覆土厚度7.8～11m，上部①-1人工填土層厚度約1.5～3m，②3a-4粘土、⑤3a-4粘土層厚度1.5～6m（局部起伏較大），場地內(nèi)大部分位置無強風(fēng)化巖分布，局部有較厚的強風(fēng)化巖層。區(qū)間隧道巖溶發(fā)育，溶洞見洞率高。綜合地層特征和土體分布情況，本區(qū)間礦山法區(qū)間綜合圍巖分級定為Ⅳ級。

2 溶洞探測手段及方法

溶洞的探測宜取洞外探測和洞內(nèi)探測相結(jié)合的方式進(jìn)行，對既有鉆孔發(fā)現(xiàn)的溶洞周邊應(yīng)加強探測。

①洞外探測：洞外（地表）探測的手段為地表物探+鉆孔驗證，物探方式根據(jù)實施條件及效果，應(yīng)有一定精度。

②洞內(nèi)探測：為獲取開挖面前方的地質(zhì)信息，應(yīng)采取洞內(nèi)超前物探+鉆孔驗證的方式進(jìn)行。物探包括彈性波反射法（TSP203或TGP12）、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探測等。地質(zhì)法主要以打設(shè)超前導(dǎo)管為基礎(chǔ)，打設(shè)超前導(dǎo)管時，詳細(xì)記錄鉆孔深度及巖體狀態(tài)等，通過綜合分析，判定掌子面前方3～5m范圍內(nèi)巖體特性。

3 溶洞風(fēng)險程度劃分及處理原則

將溶洞的工程風(fēng)險程度，劃分為高風(fēng)險區(qū)和低風(fēng)險區(qū)段，按照地鐵隧道輪廓線外5m范圍確定為高風(fēng)險區(qū)。應(yīng)對高風(fēng)險區(qū)內(nèi)的溶洞進(jìn)行處理，溶洞處理必須填充密實，具體參考以下原則進(jìn)行。

①對于高風(fēng)險區(qū)內(nèi)隧道開挖面以外的全填充型溶洞，若其填充物主要為硬塑狀或可塑狀黏土且探孔無滲漏水現(xiàn)象可不對該溶洞進(jìn)行注漿加固處理，若主要的填充物為其它類型需對溶洞進(jìn)行注漿加固處理。

②開挖面以內(nèi)的穿越型全填充型溶洞，若填充物大部分部為硬塑狀或可塑狀黏土，且開挖后無滲漏水、填充物能夠自穩(wěn)，填充物可不進(jìn)行清除，僅對局部空洞進(jìn)行回填注漿處理；若填充物為其它類型需注漿加固。

③對于高風(fēng)險區(qū)內(nèi)的所有半填充型和無填充型溶洞應(yīng)進(jìn)行注漿加固處理。

4 溶洞處理措施

4.1 溶洞處理措施應(yīng)根據(jù)溶洞的類型及分布位置區(qū)分處理

①部分位于開挖范圍線以內(nèi)的拱部溶洞及上臺階范圍溶洞處理。

對于超前探測發(fā)現(xiàn)的位于隧道開挖范圍內(nèi)的拱部的半充填或空洞，采取開挖前拱部超前小導(dǎo)管注漿+開挖后徑向注漿的處理方法，施作流程如下。

a.第一步，在爆破開挖前先行打設(shè)超前小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)注漿處理措施，根據(jù)超前探孔探測到的前方圍巖滲水量情況或開挖后拱部的滲水情況，現(xiàn)場采取壓注水泥漿液與水泥-水玻璃雙液漿兩種注漿方式，注漿壓力0.5～1.0MPa，注漿參數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗調(diào)整，以保證最優(yōu)注漿效果。注漿導(dǎo)管沿開挖斷面拱部120。范圍內(nèi)打設(shè)，導(dǎo)管采用Φ42熱軋無縫鋼花管，壁厚3.5mm，單根長度不小于3m，縱向應(yīng)穿透巖溶區(qū)并深入巖層內(nèi)1m，縱向每1m打設(shè)一循環(huán)并及時進(jìn)行注漿施工，注漿施工時噴射混凝土封閉拱部掌子面。對于侵入隧道拱部開挖范圍內(nèi)1m以上的洞徑大于2m的空洞、半填充溶洞，除小導(dǎo)管注漿外宜結(jié)合上臺階打設(shè)輔助超前注漿孔進(jìn)行注漿處理。

b.超前注漿完成后，進(jìn)行開挖作業(yè)，徑向打設(shè)鉆孔，再次驗證溶洞的類型。若為全填充型溶洞，應(yīng)根據(jù)前述“溶洞的處理原則”判定是否需徑向注漿；若非全填充型溶洞，必須進(jìn)行徑向注漿加固處理，徑向注漿范圍應(yīng)包攏溶洞。溶洞填充徑向注漿采用Φ42熱軋無縫鋼花管，注漿管間距0.8×0.8m，注漿漿液采用水泥砂漿或水泥漿，注漿壓力0.5～1.0MPa，注漿參數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗調(diào)整，以保證最優(yōu)注漿效果（見圖1）。

圖1 洞內(nèi)溶洞處理示意圖

②部分位于開挖范圍線以內(nèi)的邊墻及仰拱部位溶洞處理。

對于超前探測發(fā)現(xiàn)的位于隧道開挖范圍內(nèi)的邊墻位置、仰拱部位的半充填和無充填型溶洞，采取開挖后直接采用C25素混凝土回填或采用徑向注漿加固。全填充型溶洞根據(jù)前述“溶洞處理原則”確定是否需注漿加固處理。

③完全位于開挖線范圍以內(nèi)的溶洞，若經(jīng)超前探測內(nèi)部無水，直接挖除。

④對于開挖范圍線以外距離開挖線小于5m的拱部位置的溶洞，根據(jù)超前小導(dǎo)管的加固范圍以及溶洞外壁距開挖輪廓線的距離確定是否采用超前小導(dǎo)管注漿加固，若溶洞分布位置超過超前小導(dǎo)管注漿加固范圍或超前小導(dǎo)管注漿加固效果不理想，應(yīng)輔以上臺階掌子面鉆孔進(jìn)行超前注漿輔助加固以及開挖后采取徑向注漿加固，現(xiàn)場可根據(jù)實際情況靈活采用（見圖 2、圖3）。

圖2 洞內(nèi)溶洞處理示意圖

圖3 溶洞隧道內(nèi)超前處理縱斷面示意圖

⑤拱部開挖中揭示的半充填或無充填的溶洞，根據(jù)溶洞的大小，采取不同的措施：a.溶洞高度H≤1m，縱向發(fā)育長度L≤1m，將鋼架間距調(diào)整為不大于1m，并按上述徑向注漿措施進(jìn)行處理。b.溶洞高度1m＜H≤2m，縱向發(fā)育長度1m＜L≤2m，采用Φ42小導(dǎo)管棚護(hù)，小導(dǎo)管與鋼架焊接，鋼架間距0.7m/榀，鋼架兩側(cè)各設(shè)置4根鎖腳錨管。小導(dǎo)管縱向須穿過溶洞并插入穩(wěn)定巖面內(nèi)，插入長度不小于1m，環(huán)向分布區(qū)域應(yīng)超出溶洞兩端1m。預(yù)埋徑向注漿管，進(jìn)行注漿處理。c.若溶洞高度大于1.5m，縱向發(fā)育長度大于2m，采用Φ70鋼管棚支護(hù)，小導(dǎo)管與鋼架焊接，鋼架間距0.4m/榀，鋼架兩側(cè)各設(shè)置4根鎖腳錨管。小導(dǎo)管縱向須穿過溶洞并插入穩(wěn)定巖面內(nèi)，插入長度不小于1m，環(huán)向分布區(qū)域應(yīng)超出溶洞兩端1m。預(yù)埋徑向注漿管，進(jìn)行注漿處理。

4.2 巖溶裂隙水處理

隧道開挖完成或初期支護(hù)施做完成后應(yīng)對大面積滲漏水部位進(jìn)行徑向注漿止水，注漿面范圍應(yīng)包絡(luò)滲漏水區(qū)域，注漿范圍根據(jù)實際需要采用全斷面徑向注漿或局部范圍徑向注漿加固。

5 溶洞處理后質(zhì)量檢測

①檢測方法。對溶洞處理質(zhì)量檢測采用鉆孔取芯為主、壓水試驗為輔的綜合方法進(jìn)行灌漿質(zhì)量檢查。

②檢測標(biāo)準(zhǔn)。對洞徑大于2m的溶洞必須進(jìn)行質(zhì)量檢查，其余按洞徑小于2m的溶洞處理總數(shù)的10%進(jìn)行溶洞灌漿質(zhì)量抽查。鉆孔取芯后做抗壓試驗,注漿固結(jié)體28d的無側(cè)限抗壓強度不小于0.8MPa。溶洞加固處理后,質(zhì)量檢查孔壓水試驗透水率應(yīng)不大于10Lu,合格率應(yīng)達(dá)85%以上，其余不合格孔段的透水率最大值應(yīng)不超過15Lu，且不集中。隧底溶洞處理后，開挖至該處時，應(yīng)進(jìn)行基地承載力試驗，若其承載力不滿足150kPa以上，需要進(jìn)行基地加固處理。

③不滿足上述檢查標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)對受檢查的溶洞加固區(qū)進(jìn)行灌漿補強施工。

④質(zhì)量檢查孔的壓水檢查工作應(yīng)在單元工程灌漿結(jié)束7d后進(jìn)行。

6 結(jié)語

項目部采用了以上防護(hù)措施，順利的完成了創(chuàng)業(yè)園站-銀山站區(qū)間礦山法隧道施工，按照上述方法處理后，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示無異常，事實證明了該處理方案可以滿足現(xiàn)場溶洞處理需求，在溶洞處理過程中，多次迎來了其他兄弟單位的學(xué)習(xí)借鑒，該處理方案具有推廣意義。