复杂岩溶地层地铁暗挖施工技术

复杂岩溶地层地铁暗挖施工技术

摘要：地铁施工是现在一线城市中大力发展的一项基础设施建设，但是在进行施工的时候往往会遇到许多的问题，其中复杂的地层对于地铁施工来说具有很大的影响，本文就以大连地铁一期工程207标段为例，阐述复杂岩溶底层地铁暗挖施工技术。

关键词：岩溶底层；地铁施工；暗挖施工；施工技术

中图分类号： u231+.4 文献标识码： a 文章编号：

一、工程地质状况

根据勘察报告资料揭示，本工程的主要地质类型有第四系人工堆积层、第四系中更新统残积层、第四系中更新统冰碛层、下伏震旦系震旦系南关岭组泥灰岩层、五行山群甘井子组白云质灰岩、中生代燕山期辉绿岩，同时大量的岩溶存在于石灰岩和泥灰岩中。

勘察沿线岩溶发育情况：分布于全线段、发育数量多、大小岩溶构造形态均有发育、垂向分布规律不明显，多数岩溶呈充填或半充填状态，充填物多为粘土、红粘土及灰岩碎屑，呈流塑、软塑、可塑状态。岩面起伏变化大，岩层浅部溶沟、溶槽、溶隙及溶洞等发育强烈，溶洞存在串珠状分布的特点。勘察时遇孔率达50%，岩溶发育程度为中等。

二、水文状况

本标段全线地下水按赋存条件主要为基岩裂隙水，基岩裂隙水主要赋存于基岩风化裂隙和溶洞、溶隙中，汇水面积大，水量丰富，略具承压性，稳定地下水位高，年水位变幅均约1～3m。部分溶洞

充填粘土、全风化和地下水联系通道，给强风化灰岩碎屑，部分溶洞为半充填，个别为空洞，形成很好的隧道施工和工程降水带来较大困难。目前实际施工揭示出的地下水量多数竖井达到500m3/h，其中东春区间2#竖井达到1000m3/h。

三、施工技术措施

1、施工原则

探明结构边线外3m范围内地表至隧底6m间的溶洞发育情况；影响施工安全及对后期运营有影响的溶洞必须处理；有条件地面处理的溶洞，先地面注浆处理溶洞，再设降水井降水，后暗挖掘进。首先，通过对施工影响范围内的溶洞处理，确保暗挖施工时顺利通过溶洞区，避免涌水、突泥、沉陷等意外事故的发生。其次，通过对岩溶地段处理，提高该处地层的承载力，减小不同地层之间的差异沉降，减少砼结构不均匀沉降产生的裂缝而导致的渗漏水情况，以满足地铁正常运营。

2、施工流程

地铁暗挖施工具有不可预见性，施工时需充分考虑地质、地下水风险，以便采用安全的技术措施，因此在在复杂岩溶地层施工时更要充分了解水文地质状况，同时严格按施工流程进行操作，以避免大量人员、机具设备的窝工和闲置。

3、岩溶探测

3.1高密度电法+地质雷达法

高密度电法和地质雷达法均可用于探测断层、溶洞和空洞、富水

带等不良地质体，蓝色区域代表低电阻介质，红色区域代表高阻介质，其他区域为介于高阻与低阻之间介质。受接受线体影响，高密度电法适用于人行道处，在跨路段一般采用地质雷达法。主要优点是时间短、速度快。

高密度电法是指通过电极阵列排列方式来观测人工建立的地下稳定电流场的分布规律，进而可以实现目标体探测的一种电阻率法。主要采用国产wda-1直流电法仪，布点距离4m，高密度电法探测成果图为视电阻率等值线断面图。

地质雷达法是利用高频电磁波束的反射来探测地质目标的一种电磁类地球物理方法。地质雷达sir-3000利用超高频电磁波探测地下介质分布，工作时发射天线向地下发射高频电磁波，当遇到电性差异（介电常数、导电率等）的地层界面或目标体时，部分电磁波能量产生反射，被接收天线所接收，另一部分能量则透过界面继续向下传播，并在更深处的界面上产生反射，这样即可得到测点上随时间变化的反射波信号，根据介质电性差异的反射影像特征即可再现地下介质的分布形态。

3.2地质钻孔+地质ct

地质钻孔是地质补勘手段，钻探使用xy-100型钻机，采用冲击加回转及套管、泥浆护壁、合金与金刚石相结合的钻进方法，开钻前人工挖掘2-3m探坑，确认孔位处无地下管线等障碍物及地上障碍物后，钻机就位，开钻。岩芯按顺序放于岩芯箱内，及时鉴定、记录，并用数码相机逐孔逐箱拍摄记录。勘探孔沿岩溶发育区段左

右线隧道两侧，隧道外边线外侧3-4m和左右线隧道中间，布置3

条勘探线，沿勘探线按纵向间距6m布置钻孔，勘探孔深度钻至地铁隧道底板下6m。

地质ct是一种超高密度电法，是一种电阻率层析成像技术，原理同高密度电法，但比常规高密度电法省时。采用的仪器是flashres 64多通道超高密度地面／井地／井井直流电法勘探系统，测线方向主要是横切地铁走向，利用位于地铁两边的钻孔开展跨孔电阻率ct探测，有效宽度为25m。跨孔电阻率ct探测时，两个钻孔中分别放入两根带有32个电极的电缆，电极间距为1m，根据钻孔的深度，可选择参与数据采集所需电极的数量，布设井下电极阵，进而观测跨孔间的电流、电压数据，最后反演获得两井之间的电阻率分布断面图。

4、岩溶处理措施

物探和地质补勘后揭示本工程存在大量的富水岩溶区，岩溶构造极其发育，施工前必须对地层进行处理和加固，针对地铁断面小、进尺短、岩溶揭露范围小的特点，根据岩溶相对隧道位置关系不同，适用的处理措施主要有地表注浆、洞内注浆、隧底注浆和不处理。

4.1地表注浆措施

根据地面条件，对于岩溶密集区和单一空洞采用地表注浆加固处理措施，按2m×2m向外扩孔布设，直到岩溶边界并满足处理范围要求，必要时周边设止浆帷幕。采取少量多次、反复灌浆，每孔注浆都正常进行，至少复灌两次以上。注浆终压达到设计终压、地面

隆起高度达到允许值、地面其他部位冒浆等即可结束本次注浆。4.2洞内注浆措施

受地面条件制约和岩溶处于掌子面内或隧底下方，一般通过洞内注浆加固进行处理，根据处理的位置不同，注浆类型分为密排超前小导管注浆、掌子面注浆和隧底径向注浆，由于岩溶存在串珠状，同一个区段会采用多种注浆类型综合处理，浆液均采用水泥-水玻璃双液浆，配比同地表注浆，压力控制在0.3～1.0mpa。

5、降水施工

根据地铁暗挖施工要求，开挖前需降低水位至隧道结构基底面以下1m，针对大连地铁207标段的岩溶富水区的降水施工，严格按“堵、降、排、抽”原则进行施工，利用截流水源原理大部分地下水通过降水控制，少量水再经洞内抽排，充分考虑地质水文条件、地面条件和水泵大小，选用滤水管直径φ273mm的井点降水，钻孔机具为地tt-100回旋钻机，风动潜孔锤不适合本区域的地质钻孔是因为不易成孔。

6、爆破开挖施工

隧道处于发育的岩溶地层中，围岩变化快，土石交替出现现象明显，无法固定炮眼布置形式，只能根据具体的岩石位置和大小布设炮眼，在爆破时严格按短进尺和松动爆破要求进行控制，同时按以下经验参数进行布设和装药：开挖进尺控制在0.5～0.8m，炮眼深度控制在0.75～1m；布置在土岩交接面的炮眼最小远离土体0.6m；根据炮眼深度估算开挖的岩石体积，严格控制单段最大装药量不大