广州地铁八号线聚龙车站溶洞处理施工技术 摘要：岩溶强发育地段，在施工过程中受到人为因素或自然因素的影响，均会引起溶洞、土洞的失稳，从而导致地面沉降或塌陷，本文以广州地铁八号线聚龙站溶洞处理施工为例，介绍其施工特点、工艺原理以及质量安全和环保措施，针对不同孔径大小、不同填充的溶洞所采用的各种不同的处理方法等通过注浆，提高土体强度和底层的整体稳定性，从而保证在基坑开挖过程中控制周边沉降和保证周围环境的安全关键词：车站施工；溶洞处理；钻孔；压力注浆1工程概况广州市轨道交通八号线北延段（文化公园-白云湖）位于广州市白云区，线路全长16.3km，均为地下线聚龙站位于白云区石槎路与德康路交界处，沿石槎路与西槎路南北敷设，采用地下二层（换乘节点三层）岛式结构，共设置4个出入口，2组风亭车站标准段宽23.10m，基坑开挖深度18.0m（换乘节点27.0m）车站主要采用明挖顺筑法施工，局部为满足交通疏解要求采用盖挖顺作法施工，围护结构采用600mm、800mm、1000mm厚地下连续墙+内支撑的型式本站揭露的岩土层主要有人工填土层、砾砂层、粉质粘土、淤泥质土、炭质灰岩和灰岩等地层基坑岩面起伏较大，岩面南高北低，基坑中南端微风化岩面突出，连续墙成槽及开挖施工难度较大。
根据聚龙站初勘和详勘报告显示，沿线场地岩溶主要发育在石炭系灰岩层中，聚龙站钻孔72个，揭露溶洞钻孔有29孔，单孔见洞率74.3%，多孔发育2层或以上串珠状溶洞，最大洞体高度为7.90m，最小洞体高度为0.20m2溶洞处理概述2.1溶洞对车站施工的影响聚龙站北部岩溶强发育，部分地段砂层直接覆盖在基岩之上，均为引起地面沉降和塌陷的不良因素施工过程中，由于人为或自然原因，地下水位的变化使溶（土）洞周边土体应力平衡破坏或受地下水侵蚀、冲刷使溶（土）洞中或周边土体颗粒流失而导致失稳塌陷从而引起地面沉降或塌陷过度抽排地下水或冲击震动、地面加载等均可导致溶（土）洞失稳导致地面沉降或塌陷溶岩裂隙水主要赋存在石炭系灰岩中，溶蚀裂隙和溶洞发育，水量中等～丰富，具承压性溶洞、溶蚀裂隙发育很不均匀，裂隙、溶蚀及溶洞不太发育的部位，岩层透水性一般较弱；溶蚀及裂隙发育的部位，透水性一般中等，溶洞发育的部位透水性一般较强，有较大涌水的可能2.2溶洞处理的目的（1）减小围护结构在施工时产生坍塌的风险；（2）预防土洞在地下水作用下迅速发展的风险，减小后期运营的风险；（3）预防未查明的溶洞，岩溶通道在基坑开挖时的突涌水对基坑及周边建、构筑物的破坏，提高砂土地基抗岩溶局部坍塌的能力，提高车站结构的安全性。
2.3溶洞处理的原则（1）遵循岩溶处理、基底处理、围护结构、主体结构、抗浮方案、施工期涌水及运营期风险防治方案协调统一考虑的原则；（2）影响工程安全的溶（土）洞均应处理；（3）工程影响范围内的非填充土洞均应处理，对于全填充土洞根据填充物性质、地基承载力，周边环境等情况确定处理方案；（4）溶洞处理需在详勘、和补勘报告的基础上进行，对详勘和补勘报告中揭露的溶洞进行注浆加固处理；（5）对需要要处理的溶洞，采取填充、压密的方法处理，根据填充状态采取不同的处理工艺2.4溶洞处理的范围根据聚龙站岩溶处理施工图，溶洞处理的范围如下：（1）对嵌岩的围护结构、处于嵌岩段的溶洞需采用注浆处理，防止围护结构施工时产生坍塌；（2）围护结构内外3m，墙底下的溶洞顶板厚度小于3.0m的必须处理；（3）基底处于灰岩层段：①处于基坑开挖范围内的浅层溶洞需提前注浆充填处理；②底板以下2m范围内的所有溶洞均处理；（4）基底处于砂层段：底板以下、岩面以上有3.0m厚度、且较稳定的隔水层时，其下灰岩所发现的溶洞原则上不需要处理3施工方法3.1溶洞的探查及边界探测（1）溶洞的探查车站主体结构范围内初勘和详勘钻孔共72个，钻孔平均间距15~20m，并29个钻孔已经揭露溶洞，车站主体基坑北侧基本处于发育的溶（土）洞范围内。
溶洞处理前，在初勘和详勘的基础上进行地质补勘，地下连续墙每幅设置两组超前钻，可进一步确认未探明的溶洞，补勘过程中探明的溶洞做好标记，预留注浆孔，以便进行处理2）溶洞边界的探测溶（土）洞处理前，先进行溶（土）洞平面范围的探测，尽可能摸清溶洞的规模大小以揭示到溶（土）洞的钻孔为基准点加密钻孔，间隔2.0m向四周扩散，直到找到溶洞边界为止探测孔可兼做注浆孔进行注浆充填，加密钻孔完成后做好封孔处理，封孔采用0.5：1的水泥浆填充，以压力注浆的方式封孔，直到孔顶返浆，起钻后将地面补平钻孔布置见图3.1-1按设计方案钻孔、取芯，每孔绘制地质剖面柱状图，标注洞顶、洞底标高和填充物性状每个溶土洞根据设计方案进行边界探孔，逐洞逐孔编号，每洞绘制平面四至图和洞高分布图，根据加密钻孔揭示的溶洞位置，绘制溶洞的包络图，根据包络图面积和洞身高度计算出理论预计注浆量3.2处理方法（1）无填充溶洞和半填充溶洞处理方法对洞高对大于3m以上的无填充溶洞和半填充溶洞，采用灌填水泥砂浆进行填充采用锚固钻机成孔，选用200PVC套管跟进方法并加工Φ108钢管，钢管采用内套丝方法连接上面部分与混凝土泵车连接，直接泵送水泥砂浆，并预留出气孔。
小于3m的溶（土）洞和半填充溶（土）洞采用袖阀管压力注浆填充2）全填充溶洞处理方法采用压力注浆的方法，进行填充加固，注浆压力从低到高，间歇、反复压浆3.3施工顺序（1）溶（土）洞处理的施工顺序应遵循：探边界—注浆充填—注浆效果监测；（2）进行车站溶（土）洞处理时，先对围护结构影响范围的溶洞进行处理，再对车站结构底板下方的溶洞进行处理，溶洞的处理先后顺序按照由北向南逐个进行处理；（3）注浆施工时，应先施做外排止水、止浆帷幕，将处理范围内溶（土）洞与外界洞体隔离，再处理中间区域灌注水泥浆时，周边孔与中央孔交替进行注浆3.4袖阀管注浆施工工艺及技术要求3.4.1布孔、终孔、注浆处理原则（1）一槽两钻处理布孔及终孔原则①布孔原则：地下连续墙施工前对每一副连续墙布置两个超前钻探孔；②终孔原则：超前钻探孔终孔深度按钻至连续墙底标高以下3米终孔，且3米处须为稳定隔水层或完整的岩体，否则需钻至稳定隔水层或完整的岩体终孔若遇到以下特殊情况则按下述原则终孔：a.若在墙下3米范围内发现溶洞，但洞底标高未达到墙底下3米，仍需钻穿至墙下3米终孔b.若在墙下3米范围内发现溶洞，且洞底标高超过墙下3米，仍需钻孔至洞底，并进入稳定隔水层或完整岩体2米终孔。
2）连续墙内外侧封边界限布孔及终孔原则①布孔原则：在一槽两钻中发现有溶土洞的孔，平面上以距连续墙中心线两侧各3米为封边界限，在该范围内（含3米线）进行布孔布孔间距为@2000mm，梅花型布置）一槽两钻中未发现有溶土洞的，不需进行两侧3米线（含3米线）范围内的探边钻孔；②终孔原则：两侧3米线范围内（含3米线）的探边孔深度以临近的一槽两钻的钻孔深度为参考若钻至墙下3米未发现溶洞，即终孔；若钻至墙下3米发现有溶洞，终孔原则如下：a.若在墙下3米范围内发现溶洞，但洞底标高未达到墙下3米，则钻穿至溶洞底板并入岩0.5米即终孔b.若在墙下3米范围内发现溶洞，且洞底标高超过墙下3米，仍需钻孔至洞底并入岩0.5米终孔3）车站底板内探边孔布孔及终孔原则①布孔原则：车站底板内（基坑内侧3米线范围不包括在内）探边孔布孔间距为@2000mm，梅花型布置；②终孔原则：探边钻孔深度至底板以下2米若在底板以下2米范围内发现溶洞，按以下原则终孔：a.若洞底标高未达到车站底板以下2米，则仍需钻穿至车站底板以下2米终孔；b.若洞底标高超过车站底板以下2米，则需钻孔至洞底并入岩0.5米终孔4）注浆处理原则①完成连续墙两侧3米线布孔后须先注双液浆封边。
封边后，一槽两钻范围内的洞体再用单液浆填充；②基坑外侧布孔探边至3米线截止，不论是否找到洞的边界，都不再往外布孔探边基坑内侧布孔探边至3米线，先按上述（1）中原则完成封边后，再按第3小节所述原则进行布孔探边，进行注浆处理③一墙两钻及探溶土洞边界探测完成后，绘制完整的溶土洞地层包络图，对每个孔（注：溶土洞如在多个位置连通的为一个整体）的预注浆量做好相应的数据提交审核后，进行注浆施工3.4.2袖阀管施工工艺溶（土）洞的处理采用袖阀管注浆，袖阀注浆管为每节长4m、直径48mm的硬质塑料管，注浆管分实管和花管两种，实管上未开设溢浆孔，用于非注浆地层；花管上开有Φ8mm的溢浆孔8个，每组小孔间距33cm，用于需注浆地层在花管有孔部位外面套有抗爆压力为4.5MPa橡胶套，橡胶套覆盖着溢浆孔，起到单向阀作用注浆芯管采用双塞注浆芯管，通过注浆压力使得两堵头与花管密贴，达到分段注浆的效果袖阀管结构见图3.4-1，注浆施工工艺流程见图3.4-2图3.4-1袖阀管注浆施工结构图3.4.3注浆参数本次溶（土）洞处理范围的周围注浆孔注双液浆，双液浆质量配比为水：水泥：水玻璃=（1：1.38：0.3（质量比），水玻璃波美度为38～43Be′，模数为2.4～3.0；中央注浆孔注普通水泥浆，浆液水灰比为1：1～1：1.5；，注浆压力控制在0.4～1.0Mpa，注浆速度30～70L/min。
水泥浆拌制采用42.5级普通硅酸盐水泥注浆参数根据设计图纸要求作为参考，通过现场试验调配，取得合理的水泥浆液配比、注浆压力等参数，以保证充填效果3.4.4施工步骤（1）管线探测聚龙站场地范围内管线复杂繁多，对施工影响很大为确保施工过程中管线的安全，钻孔前需对钻孔位置的管线进行探测，标识，钻孔位置尽量避开管线，保证安全距离，现场钻孔作业要严格进行作业交底2）测量放样利用勘察钻孔，根据钻孔平面坐标测放揭露溶（土）洞的钻孔孔位，并以该孔位为基点放样出线路方向线和垂直于线路的方向线，在两个方向线上进行2m孔位布置3）钻孔钻孔采用选用XY-150型钻机，成孔直径91mm，针对较软土层采用合金钻具回转钻进方法成孔，图3.4-2袖阀管注浆施工工艺流程图针对硬土层和破碎岩层采用风动潜孔钻锤冲击钻进如钻进过程出现孔壁坍塌，则采用泥浆循环护壁成孔对于钻探发现的溶土洞，按照2m×2m正方形布置钻孔查找洞体边界，查找范围至溶土洞边界，如图3.1-1所示，由已揭露溶洞的钻孔向周围扩散布孔探查，钻孔顺序由内向外，直到查找到溶洞边界为止在查找洞体边界时，若外围钻孔未发现溶、土洞，则暂时不处理，采用回填处理在钻孔过程中揭露的溶、土洞要做好记录，以供注浆作业参考。
4）埋设注浆管钻孔完成后，埋设注浆套管，采用Φ48PVC袖阀管，注浆管进入溶洞底部以下不小于0.5m，孔口下1.0m段施作止浆段封堵，防止注浆时浆液沿管壁上冒，止浆段采用1∶1水泥砂浆封堵密实注浆管布置见图3.4-3图3.4-3溶洞注浆管布置图（5）注浆浆液配制根据溶洞面积及高度估算预配制浆液的体积，按水灰比计算出所需的水泥和水的用量，在搅拌机内加入计算好的用水量，边搅拌边加入计算好的水泥用量，搅拌均匀后倒入储浆池内备用6）注浆①注浆流程注浆前，先进行注水试验，以检查注浆管路是否正常和判断地层的吸浆能力等，并防止堵管；灌浆量按拌浆桶桶数进行计量先进行周边孔注浆，双液浆填充，封闭溶洞边界，再进行中央孔注浆，采用水泥单液浆填充，注浆压力控制0.4～1.0Mpa，注浆速度30~70L/min②终孔原则灌至注浆压力后稳压10min以上，且进浆速度小于开始进浆速度的1/4，终孔压力值为单液浆为0.6Mpa，双液浆为0.7Mpa根据注浆材料及地质条件，结合类似工程的施工经验及施工前做的试验结果，具体须在。