武汉垄岗区深大隧道岩溶处理分析

彭华中

武汉市勘察设计有限公司，湖北 武汉 430022

1 引言

武汉位于我国中部，可溶性岩分布广，区内发生多起岩溶地面塌陷事故［1］，给工程建设及人民生命财产造成了巨大的损失［2-3］。本区以往的研究多集中于河流冲积一级阶段等岩溶地质灾害易发区的浅～中埋深中小直径的交通隧道工程［4-5］，而针对埋深大、直径大的隧道工程的岩溶研究较少。本文以武汉两湖隧道涉及地铁11 号虎泉站段岩溶预处理为依托，对区内高阶地工程场地岩溶地质问题的处理措施进行了分析。

2 工程概况

武汉某公路隧道涉地铁站段在武昌卓刀泉南路下穿段地铁11 号地下车站及地下停车场，下穿交叉总长度约76.9m，其中下穿地下停车场约53m，下穿车站约23.9m。本段盾构管片外径15.5m，穿越范围内与停车场结构最小净距为19.9m（1.28D），与车站结构最小净距为10.76（0.69D）。区间采用2.1%坡度单面坡，埋深约52.0～56.0m，拟采用盾构法施工。

3 岩溶地质问题

根据前期初勘及岩溶地质专项勘察结果并结合场地的地质构造，拟建工程沿线栖霞组碳酸盐岩溶蚀现象明显，岩溶强烈发育，综合判定岩溶是影响工程施工与运营安全的主要不良地质。场区内岩溶、岩溶裂隙水与隧道工程关系密切，岩溶和岩溶裂隙水对隧道工程潜在的主要灾害为岩溶地面塌陷、岩溶地基稳定性、岩溶承压水引起的隧道突水涌泥及软～流塑状红黏土等带来的问题，工程施工前应进行预处理。

4 岩溶处理措施

4.1 岩溶处理原则

本隧道外直径15.5m，在国内外属大直径隧洞工程。隧址场地岩溶强发育，周边环境严峻，本隧道在该段施工风险较大。

依据场地工程地质及水文地质条件，参考区内类似工程岩溶处理经验，岩溶处理原则如下：

（1）满足在下列条件可直接采用纯水泥浆进行静压式灌浆：钻孔揭露溶洞洞高≯1m 且无填充、半填充溶洞或充填物强度较低的全填充溶洞；

（2）满足下列条件一般采用间歇式静压灌浆：钻孔揭露溶洞高度1～3m 且无填充溶洞或半填充溶洞。

（3）对于钻孔揭露溶洞高度3～6m，由于该类溶洞规模较大，当无填充溶洞或半填充溶洞时，为保证充填效果，可考虑先投碎石，后采用注浆加固。

（4）对于溶洞高度大于6m 的特大型无填充溶洞，建议上报业主再确定具体处理方案。其处理方式可参考高度3～6m 无填充溶洞和半填充溶洞。

（5）物探异常区或点处理：通常采用钻孔验证，发现溶洞或洞隙时加固处理方法同上；钻探未发现溶洞时对钻孔采用注浆进行填充即可。

4.2 处理范围及深度

岩溶处岩溶处理原则应结合隧道埋深、溶洞位置及隧道围岩稳定及地区经验等因素确定岩溶处理范围（见图1），具体如下：

（1）盾构掘进范围内的溶洞必须全部处理；（2）隧底溶洞的处理范围：①隧道底板以下8m内溶洞必须处理；②底板以下8～16m 范围内的溶洞，若覆岩比＜1，需进行充填处理；若覆岩比≥1，无需进行充填处理；（3）隧道周侧的溶洞处理范围为隧道结构轮廓线左侧、右侧、上部各外放5m 范围内；（4）当某一溶洞部分位于处理区，部分位于非处理区，统一处理整个溶洞。

4.3 岩溶处理效果检测

图1 岩溶处理范围隧道范围

为评价岩溶处理效果，通常采用钻孔取芯辅以孔内电视检验及压水试验为检测手段。抽检点一般布置在岩溶发育严重、注浆可疑之处或布置在工程的关键部位，抽检数量≮总注浆孔的5%且≮2 孔。

经过室内加固体岩芯抗压试验统计，注浆加固结体28d 的无侧限抗压强度为0.3～0.5MPa间；孔内压水试验透水率试验值在4～6Lu 间，合格率达95%以上，总体上满足设计要求。

5 结论

（1）沿线场地内岩溶地质问题：地面塌陷问题、地基失稳、岩溶水突水涌泥和软～流塑状红黏土等。

（2）岩溶处理结合溶洞规模，选用纯水泥浆、水泥砂浆或投石辅以注浆等不同的方法，最后应对岩溶处理效果进行检验、检测。