巖溶條件下地鐵車(chē)站的基底處理措施及設(shè)計(jì)優(yōu)化

常彪

中國(guó)電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司 天津 430000

1 工程概況

未來(lái)三路車(chē)站為地下二層島站。未來(lái)第三路站位于高新大道與未來(lái)第三路交匯處，橫穿十字路口，沿高新大道鋪設(shè)，9號(hào)線(xiàn)沿未來(lái)三路敷設(shè)盾構(gòu)下穿本站。高新大道道路現(xiàn)狀為雙向6車(chē)道，車(chē)流量較大，主道兩側(cè)各有寬約6.0m的輔道和綠化帶，未來(lái)三路為雙向6車(chē)道，目前高新大道北側(cè)已通車(chē)。車(chē)站周邊現(xiàn)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(chē)站東端盾構(gòu)井距離加油站28.5m，1號(hào)風(fēng)亭位置有泉眼出露，2號(hào)風(fēng)亭位置為水塘。右DK57+646.400站起點(diǎn)里程，右DK58+018.200站終點(diǎn)里程，有效平臺(tái)中心里程：DK57+906.000，總長(zhǎng)度為371.8米，站臺(tái)的外包有效中心里程23.1米寬，外包結(jié)構(gòu)尺寸是23.1*14.14米，車(chē)站的頂部覆蓋約2.5-3.6米，地下兩層結(jié)構(gòu)三跨鋼筋混凝土矩形雙柱結(jié)構(gòu)，明用于車(chē)站施工開(kāi)挖方法，利用鉆孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)+支持[1]。車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬23.1m，深17.81m，東側(cè)盾構(gòu)井深20.43m，西側(cè)盾構(gòu)井深19.60m。

2 地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)概況

未來(lái)三路站網(wǎng)站除了上層為雜項(xiàng)填補(bǔ)和灌漿期土壤（Qml），主要為第四紀(jì)全新世湖泊（Q4l）淤泥土、第四紀(jì)全新世沖、洪積（Q4al+pl）粘性土壤，在第四紀(jì)更新世系列系統(tǒng)、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(jì)白堊紀(jì)-古近紀(jì)-E（K）泥質(zhì)砂巖和灰?guī)r的下基巖（C）和墓群（S2f）的生成和分布以及砂巖和構(gòu)造擠壓褶皺帶。灰?guī)r、砂巖、泥質(zhì)砂巖等過(guò)渡層相互交錯(cuò)，存在局部相變。巖性復(fù)雜，風(fēng)化差異明顯，地基均勻性差。遺址區(qū)巖溶發(fā)育較好，存在巖溶槽、巖溶溝、羅水洞等地質(zhì)現(xiàn)象。基巖表面不規(guī)則，起伏較大，有陡峭的山脊和斜長(zhǎng)石等。溶洞分布廣泛，規(guī)模大，連通性好，分布不規(guī)則。基巖覆蓋6-3片粉質(zhì)粘土，10-4片碎石粘土（碎石含量25%~40%，局部含量達(dá)到60%），層理深度8.3-19.1m，頂部標(biāo)高10.11-18.68m。該層場(chǎng)地面積分布不規(guī)則，大部分截面分布，穩(wěn)定性較差。在施工過(guò)程中，容易引起地面塌陷、涌泥等現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)地下水賦存條件、含水介質(zhì)及水力特征的分析，認(rèn)為主要地下水類(lèi)型為上部滯水和裂隙巖溶水。石灰?guī)r層以上的水位是承壓的[2]。

2.2 物探分析

（1）從現(xiàn)場(chǎng)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(gè)，占總數(shù)的74.42%；洞高在0.5倍洞徑與1倍洞徑之間的有26個(gè)，占總數(shù)的20.31%；洞高大于1倍洞徑的有7個(gè)，占總數(shù)的5.47%，其中一處發(fā)育一溶洞（串珠狀）鉛直高度達(dá)14.5m。從上述分析表明鉆探揭露可溶巖中巖溶形態(tài)以溶隙、溶洞為主。溶洞發(fā)育強(qiáng)烈，以小型溶洞為主。

（2）通過(guò)物探CT推測(cè)巖溶異常點(diǎn)高度統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：巖溶異常點(diǎn)高度小于0.5倍隧道洞徑的有61個(gè)，占總數(shù)的44.85%；巖溶異常點(diǎn)高度在0.5倍洞徑與1倍洞徑之間的有57個(gè)，占總數(shù)的41.91%；巖溶異常點(diǎn)高度大于1倍洞徑的有18個(gè)，占總數(shù)的13.23%。表明巖溶異常點(diǎn)高度以小于隧道1倍洞徑為主。結(jié)合鉆探、物探探測(cè)結(jié)果分析，場(chǎng)地內(nèi)溶洞及物探CT推測(cè)巖溶異常點(diǎn)鉛垂高度多在1倍隧道洞徑以?xún)?nèi)，占總數(shù)的86%以上，鉛垂高度大于10m的特大溶洞和巖溶異常點(diǎn)共有2個(gè)。工程設(shè)計(jì)與施工中，應(yīng)對(duì)溶洞洞徑大于3m和距底板較近的溶洞進(jìn)行重點(diǎn)處理。

（3）鉆孔揭示溶洞全充填的有51個(gè)，占溶洞總數(shù)的39.84%；半充填的有5個(gè)，占溶洞總數(shù)的3.9%；無(wú)充填的有72個(gè)，占溶洞總數(shù)的56.25%。石炭系黃龍組（C2h）灰?guī)r均以無(wú)充填為主，全充填次之，少量半充填。一般淺部溶洞多為無(wú)充填，全充填或半充填的溶洞相對(duì)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(tài)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(jù)鉆孔條件，在鉆孔充填部分溶洞時(shí)，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(dòng)減少，巖石裂隙減少，溶洞分布減少。石炭系黃龍組石灰?guī)r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(mǎn)的溶洞水環(huán)境最差。地下溶洞基本處于含水飽和狀態(tài)，溶洞富水性強(qiáng)。在開(kāi)挖隧道和基坑時(shí)，應(yīng)注意是否有可能露出富水、含泥溶洞和涌水、涌泥問(wèn)題[3]。

3 提出溶洞處理措施

（1）根據(jù)溶洞充填情況調(diào)整充填材料。半填、非填溶洞應(yīng)采用灌漿加壓灌漿；溶洞填滿(mǎn)后應(yīng)先確定充填性質(zhì)：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(zhì)塑料粘土，原則上不作處理。開(kāi)放的溶洞未經(jīng)處理。（2）灌漿過(guò)程中需要對(duì)溶洞的規(guī)模進(jìn)行檢測(cè)。探測(cè)方法：首先，利用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)平面范圍內(nèi)的溶洞探測(cè)進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)溶洞的等高線(xiàn)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(gè)巨大的洞穴。巖溶等值線(xiàn)范圍還需進(jìn)一步加密鉆探。若鉆孔發(fā)現(xiàn)有巖溶存在，則在溶洞平面范圍外設(shè)置一排注漿鉆孔，間隔2m，直至找到溶洞體邊界。或使用結(jié)構(gòu)外3m進(jìn)行檢測(cè)；如果孔體為有限邊界，且最外層排水孔表明巖體致密，則應(yīng)向內(nèi)收縮一個(gè)孔作為側(cè)孔注水泥漿。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合分析后合格點(diǎn)數(shù)達(dá)到檢測(cè)點(diǎn)總數(shù)的90%，且不合格點(diǎn)數(shù)不集中分布、不合格指標(biāo)與合格指標(biāo)的差值不大于合格標(biāo)準(zhǔn)的20%，可以判定為注漿效果、注漿質(zhì)量較好。2）綜合分析后檢測(cè)點(diǎn)總數(shù)達(dá)到100%合格，可以判定為注漿效果、注漿質(zhì)量好。