张 琦 罗小怡

1 工程地质概况

隧道底板及以下岩溶发育，地下水极为丰富，连通性极强，洞身及顶部以上基本为粉质粘土层，遇水软化，当土层压力小于岩溶水压力时，易被击穿发生突水现象。

岩溶类型有溶沟、溶斗、溶洞。基岩顶面表现为溶沟和溶斗;浅部基岩存在数十个规模不大、洞高 0.2m～2m的小溶洞，溶蚀缝、蜂窝状溶蚀现象非常发育;深部基岩存在数个规模较大的大型溶洞，最大洞高3m～9m，施工区域内平面延伸7m～30m。地下水主要为岩溶水，溶洞涌水的稳定流量最大可达 105.25m3/h。

2 总体方案

2.1 设计概况

本次方案为广州地铁二号线三元里折返线隧道后续段工程，里程为ZDK 18+175.898～ZDK18+260.5，总长84.602m。其中里程ZDK 18+175.898～ZDK18+200.5为暗挖隧道，里程ZDK 18+ 200.5～ZDK18+260.5为明挖隧道。

2.2 溶洞处理

2.2.1 溶洞处理方案

溶洞填充要求:1)溶洞填充采用地面注浆或混凝土进行填充。2)对于浅部基岩的溶洞，由于无填充物，为减少水泥浆用量，填充时可先灌注中粗砂再安装注浆管，然后再采用压浆办法填充孔隙。3)注浆材料宜通过现场试验确定选用水泥砂浆或混凝土。4)岩层中会存在宽窄不同的裂隙，开始压浆时可采用稀浆灌注，以防细裂隙被浓浆堵塞，然后根据具体情况逐步提高灌浆压力、浆液浓度，实现逐步填充空隙和封闭残余的微细裂隙。5)对于溶斗，由于均有充填物，对其处理主要是进行地层加固处理，地层处理时可使用高压劈裂灌浆办法。

2.2.2 明挖隧道的基底处理

1)基坑范围以内的基底处理采用旋喷法工艺，在土体中形成一道水平止水帷幕，止水帷幕的厚度为2.5m。旋喷桩桩径取 1m左右。2)喷桩的施工待基坑开挖至±0.000高程处开始进行施作。旋喷桩不仅要求实现互相咬合，而且其抗压强度要求达到5MPa(见图1)。

2.2.3 暗挖隧道的止水帷幕的施工

1)在ZDK 18+200.5处打设超前注浆孔进行注浆止水，注浆采用袖阀管分段注浆法。其位置可根据钻机的情况作调整，注浆管长度 24m。2)孔注浆施工工艺要求。a.注浆管间距原则上按环向1.5m考虑，现场可根据实际情况进行调整。b.袖阀管与钻孔壁之间用套壳料置换孔内泥浆，以防止注浆过程中孔口浆液溢出。c.注浆压力:1MPa～3 MPa，水泥浆:水灰比按0.6～1.1考虑，具体参数应根据现场情况进行调节和控制。d.在钻孔过程中应做好详细的钻孔记录，对钻孔进行地质描述，从而指导下一步的隧道施工。

在暗挖隧道的止水帷幕和明挖隧道的基底处理的施工之前，应提供溶洞填充处理的注浆成果统计结果及其分析报告，以便于决定基底处理措施和超前注浆措施的取舍或调整有关技术措施，如旋喷桩的长度、桩径等。

3 填充溶洞、溶沟溶斗处理的方法与参数

3.1 溶洞填充

在溶洞填充之前，先进行溶洞放样，然后按照孔间距 1.5m布置钻孔，钻孔直径130mm;当钻孔至设计位置后，下导管，灌注砂浆。采用混凝土输送泵泵送入孔，输送泵与导管之间采用变径连接。溶洞填充的方法如图 2所示。1)钻孔。a.浅层小溶洞钻孔。对于延伸不超过 5m的小溶洞钻设两个或三个钻孔，当一个孔灌注时，其他孔作为出气、出水孔，同时也作为检测砂浆填满程度的检测孔;对于延伸大于 5m的浅层小溶洞，布置多个钻孔。b.深层溶洞的钻孔。溶洞并不是一个完整的空腔，而是有很多的溶蚀缝和蜂窝状溶蚀。为防止钻孔间距过大造成漏填和填充不饱满，孔间距1.5m，梅花形布置。采取跳孔施钻，把其中一孔作为填充孔，其他钻孔作为出气孔和观测孔;而后视所填砂浆流动半径及填充高度确定加密孔距及孔深。2)灌注砂浆。a.施工方法。当钻孔达到设计深度后，停止钻进;清孔后下导管，准备就绪后灌注砂浆，分段提升导管直至溶洞口;当砂浆返浆至地面时停止灌浆，抽出导管，埋设注浆袖阀管，并用套壳料封孔。b.工艺参数。砂浆灰砂比 3∶8，水灰比 0.5～0.8。为防止砂浆泵送时离析，适当掺入膨润土或粉煤灰;套壳料选用水泥、膨润土混合浆。3)袖阀管注浆。为确保填充密实，待填充砂浆达到一定强度后进行袖阀管注浆。

3.2 抽取岩芯

溶洞处理完毕后进行抽芯取样，抽查填充溶洞的填充状况。抽芯的位置选在溶洞顶的最高点处。根据抽芯的质量情况来决定下一步是否需要进行进一步的压浆处理。

3.3 溶斗的处理

溶斗处理的方法是袖阀管高压劈裂注浆。

1)钻孔。坚持一孔多用的原则，尽量利用溶洞填充时的钻孔，钻孔平面位置位于溶斗范围内，深度按物探结果进行控制。2)注浆施工工艺。通过钻杆灌入封闭泥浆(套壳料)→插入袖阀管→插入芯管→开环注浆→冲洗袖阀管和芯管。套壳料要求粘度达到80 Pa◦s～90 Pa◦s，7 d抗压强度达到0.3MPa～0.5MPa，套壳料的制作以膨润土为主，水泥为辅，要求脆性高，收缩性小。套壳料凝固 3 d～5 d后可开环注浆。袖阀管和芯管应清洗以便重复注浆。注浆材料选用 425号普通硅酸盐水泥，水泥浆液水灰比取0.8～1。注浆终压取3MPa～4MPa，开环压力稍大于初压。注浆压力逐步升高，达到设计终压并稳压 30min，进浆量一般小于0.4 L/min以下。3)封口。当溶洞填充、袖阀管注浆完毕，应将所有钻孔全部封口，封口采用单液浆泵泵送水泥浆封口。

3.4 抽水试验

溶洞、溶斗处理完毕后进行抽水试验，根据抽水试验的结果来判断溶斗处理的效果。

4 结语

三元里折返线后续段施工，成功的运用了充填法、旋喷桩、灌注桩、注浆等技术处理岩溶发育地层，使隧道沉降及今后地铁运营的危害得到解决，使穿越岩溶区的城市地铁隧道能够安全、稳妥的实施，降低了工程成本，实用性强。

[1] 杜嘉鸿.地下建筑注浆工程简明手册[M].北京:科学出版社，1998.

[2] 地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1998.

[3] 侯兆霞.基础工程[M].北京:中国建材工业出版社，2004.