段运启，疏义广

（浙江省交通规划设计研究院有限公司，杭州 310030）

1 工程概况

某在建快速路工程中二号隧道为双向6 车道明挖施工隧道，隧道全长约1.6km。隧道部分段位于岩溶强发育区，该区域内隧道长度约400m，基坑开挖宽度32m，开挖深度15～21m。基坑采用钻孔咬合桩、地下连续墙+内支撑等围护形式，因存在较大溶洞，部分围护结构落底于岩溶（朝天洞）充填物中。

2 岩溶基本特点

根据钻孔溶洞揭示情况：本场地全充填溶洞有394 个，占溶洞总数的91.63%，半充填溶洞有5 个，占溶洞总数的1.16%，无充填溶洞有31 个，占溶洞总数的7.21%。溶洞中有107 个孔无中风化基岩盖板，溶洞充填物层以上第四系土层或全风化直接接触，溶洞充填方式是自上而下充填，充填物主要来源于上部第四系覆盖层和全风化基岩。

充填物以泥浆状物、含砾粉质黏土、含黏性土碎石为主，溶洞充填物性质差异性极大，总体上性质差。通过对已完成弹性波CT 反演图像综合分析，受溶洞贯通情况的影响，部分岩溶异常体的规模达数十米。

场地岩溶水属覆盖型岩溶地下水，上覆盖第四系松散层，主要赋存于下部灰岩层溶隙、溶洞中，溶隙、溶洞一般被黏性土等洞穴堆积物充填，局部为空洞，一般以岩溶裂隙水赋存；局部岩溶水水量较丰富，地下水连通性较好，以溶洞和地下暗河的形式赋存，富水性均匀性差。由第四系孔隙潜水、孔隙承压水补给，侧向径流。岩溶地下水一般具有承压性，局部勘探孔施工完成后存在岩溶水自流现象，局部岩溶承压水头高于地表0.17～1.10m，岩溶承压受雨水影响大，暴雨过后水头较高，雨后水头慢慢降低。

3 岩溶处理目的

3.1 满足基坑稳定性要求及围护结构成桩、成墙质量

隧道基坑开挖下部围护墙（桩）、坑底被动区为岩溶充填物，因岩溶充填物的性质差，基坑抗倾覆和抗隆起计算稳定性不满足要求，为确保开挖安全，提高基坑整体稳定，对处于围护结构一定范围内的内外侧和底部岩溶充填物进行加固。加固后利于围护墙（桩）的成槽（桩）质量。

3.2 降低施工期间突水涌泥等事件发生的概率

场地岩溶水具有承压性，隧道底板大部分位于岩溶水承压水位之下，隧道施工中，在突遇岩性变化或突遇溶洞、溶隙或断层破碎带时，或开挖至底板剩余土层较薄时，岩溶水可能涌入或击穿坑底，产生溶水涌泥问题，对施工安全产生不利影响【1】。对结构底板下部一定范围内发现的溶洞进行注浆加固，结合基坑开挖前的降承压水水头，防止基坑突涌事件的发生。

4 溶洞探测及处理方案

4.1 溶洞探测

应对溶洞的平面和竖向范围进一步勘察和探测，探明溶洞边界和充填物性质。验证方法为在探到有溶洞的钻孔周围按照纵横间距2.0m 再次补充钻孔兼注浆孔。垂直隧道方向以探测到隧道围护结构外3.0m 为止；沿线路方向以基本找到洞体边界为止，探孔在探测到溶洞边界处适当加密，注浆孔位置及其间距可视地面环境及地下管线情况予以适当调整。探测钻孔若是到达处理范围未发现溶洞则终止，若发现溶洞（全填充）则须进入溶洞深度不少于15m，对应溶洞（空洞或充填为浮泥）则须穿过溶洞进入洞底基岩1m 终止。

4.2 基坑围护结构溶洞加固处理

对于围护桩（墙）进入充填溶洞范围内且无法穿透溶洞进入稳定岩层的，在进行围护结构抗倾覆、抗隆起计算时，安全系数不满足规范要求。为确保基坑开挖安全，需对围护结构被动区岩溶充填物进行加固处理，提高充填物性质，对缩小基坑变形、提高基坑稳定性具有重要意义。

具体处理方案如下：围护结构（地连墙、咬合桩）底部以下3m 范围内存在溶洞的需要处理，处理范围为围护结构外侧3m、内侧4m，底部3m，下部1m 采用双液浆封底。处理措施：边界处帷幕注浆，处理范围内满铺注浆处理。帷幕注浆采用双液浆，注浆管布置于围护结构外侧3m，单排布置纵向间距1.5m；内侧按2m×2m 梅花形布置注浆孔兼探测孔，竖向范围围护结构底部3m，处理范围底部以下1m 采用双液浆封底。

4.3 施工技术要求

1）注浆工艺：本区间采用φ48mm 的PVC 袖阀管注浆。

2）注浆材料：采用纯水泥浆。对于溶洞水有流动性时，应在浆液中加入速凝剂或采用水泥-水玻璃双液浆，其中水泥、水、水玻璃配比为 1∶1.38∶0.29（质量比）。水泥采用≥P42.5 级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

3）注浆参数为：（1）注浆压力0.3～2.0MPa；注浆压力从0.3MPa 逐步提高，达到注浆终压并继续注浆10min 以上；（2）水泥采用 42.5 级普通硅酸盐水泥；水灰比为 0.5∶1～1∶1；（3）注浆速度：30～70L/min；（4）注浆扩散半径设计建议为1.5m，可根据现场试验情况调整注浆扩散半径；（5）每个注浆孔每米的灌浆量初步按2.0m3考虑，实际灌浆参数根据现场实验确定。

4）停注及封堵注浆孔。注浆压力是给予浆液扩散、充填、压实的能量，压力大有助于提高浆液充填程度和结石体强度，但压力过大，易导致地基及其上部结构的破坏。当泵压达到终压、注浆量小于最大注浆速度，持续15min 以上，即可停止注浆，拨出注浆管。注浆完毕待初凝后，范围内勘察钻孔和注浆孔在施工结束后均要进行有效封孔，均在钻孔验收1h 前准备好封孔材料。

5）注浆加固效果检测要求。采用随机钻孔取芯，做抗压试验；28d 的无侧限抗压强度≥0.4MPa；检测数量为溶洞处理数量（钻孔）的2%，至少取3 个；且每个溶洞处理区域均要检测。

4.4 岩溶承压水处置

场地岩溶水具有同上部覆盖层潜水、地表水连通性强及高承压性等特点，该条件下的岩溶处理注浆存在跑浆、注浆压力控制困难、注浆效果难以达到预期效果等多种问题。

4.4.1 岩溶处理阶段的多孔同步注浆

为解决承压水条件下注浆效果差等问题，可采用多孔同步注浆技术，具体为多孔同步一次性整体注浆，可防止浆液流失，并达到局部一体化。多孔同步向承压水层中注入双液浆，在3s 内迅速形成固结体，将浆液因承压水的损失减少到最低。同时多孔同步注浆，可互相补充咬合的效果，单孔内如有注浆薄弱或者空洞部分，通过相邻注浆孔同步进行补强加固。多孔同步将承压水挤排，形成有效的止水、止浆帷幕，帷幕可发挥出隔离的作用。

4.4.2 基坑开挖期的抗承压水突涌

为解决基坑开挖过程中的抗承压水突涌稳定性，可在成封闭围护结构内侧按一定间距降低基坑内侧承压水水头。考虑到基坑开挖宽度为32m，基坑内侧双排交错设置，每隔12m 设置1 口承压水降水井，施工期承压水水头降至坑底下1m；基坑外侧每隔40m 设置1 口备用降水井兼水位观测孔。

4.5 施工注意事项

1）注浆施工过程中，应对地面及其周边建构筑物进行变形观测及地下水变化长期观测，以指导施工的安全进行，防止注浆过程中冒浆、串浆等引起超限的地面隆起，对周边建筑物及地下管线造成不利影响。

2）先期施工的区段，宜沿隧道横向采用水泥水玻璃双液浆作为注浆帷幕，注浆帷幕顶端位于基岩面，下端位于围护结构底部3m。注浆帷幕应避开已探明的溶洞边界。

3）由于溶洞分布、大小以及填充物等存在不能完全探明的情况，施工时应加强探测，做好应急预案。

5 结语

基于上述分析，提出以下建议：（1）深基坑工程属于高风险工程，设计时需进行整体滑动、抗倾覆、抗隆起、抗渗流和抗突涌等稳定性验算。对于基坑围护墙（桩）进入岩溶充填物内的，一般因充填物性质比较差和力学参数小而无法满足上述稳定性安全系数要求。对于深大溶洞，围护结构无法进入基岩层，对围护墙内外侧、底部一定范围内的岩溶充填物进行加固处理，提高充填物性质，对缩小基坑变形、提高基坑稳定性和降低基底突涌水风险效果显著，同时降低了工程投资。（2）浅覆盖型岩溶水具有同上部覆盖层潜水、地表水连通性强及高承压性等特点，该条件下的岩溶处理注浆存在跑浆、注浆压力控制困难、注浆效果难以达到预期效果等多种问题，采用岩溶处理阶段的多孔同步注浆技术和基坑开挖阶段的降承压水井的合理布置，可有效解决因岩溶承压水伴随的工程风险。