地铁隧道穿越区的溶洞预处理技术分析

孟桥

深圳市市政设计研究院有限公司 广东深圳 518029

石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等可溶性岩层受水的机械力影响可造成沟槽和空洞，使局部地表塌陷。我国石灰岩分布广泛，常会产生溶洞，如在此地附近修建地铁隧道，则需格外注意。目前，地铁隧道溶洞穿越预处理技术尚未成熟，需加强重视。

1 溶洞处理目的及原则

1.1 目的

通过对洞体内填充加固提升溶洞强度及稳定性，避免地层塌陷，减小变形缝处的沉降。经溶洞处理后需满足地铁同性需要，实现永久结构的承载力，降低运行风险[1]。

1.2 原则

溶洞处理需依照如下原则：一、溶洞地面填充加固，岩面注浆施工须保证密实性填充；二、若间掉钻等异常现象需及时反映给监理；三、如施工发现溶洞直径＞5cm需上报，由大会讨论决定处理方案；四、若间高风险区物探异常可钻孔勘探，处理方法同上。

2 溶洞预处理技术及异常处理措施

2.1 溶洞处理技术

（1）测量定点。地铁隧道穿越区如遇溶洞时需先进行溶洞测量。测量员需先确定钻孔的轴位及相关资料，标记好溶洞的中心位置及范围。依照测定相关数据准备相应材料，开展溶洞处理。所有设备进场及出厂均需提供合格证及检修证明，完成操作后均需进行二次检测。

（2）钻透气孔。透气孔开孔后若发现存在溶洞需及时填充，及时查找当地相关地质资料制定后续对策。若透气孔钻开后未发现溶洞则需调整位置进行再次钻孔，位置最好在连续墙及工程桩之间。钻孔发现溶洞后确定填充孔，完成钻孔。

（3）孔内施工。根据测量定点及钻透气孔可获取溶洞地质资料将溶洞分类。溶洞可分为无填充、半填充、流塑全填充、软硬全填充等类型。溶洞灌注时洞内的水分及填充物需经透气孔排放出来，需实时观测。且溶洞须布置≤3个透气孔才能保证灌注的顺利进行。

（4）孔内灌注。溶洞可依照洞内分布归类，即单层溶洞、土洞及串珠状溶洞。单层及土洞的灌注孔需在距离透气孔适当位置钻孔，直径控制在130mm，选取适当钢管一捶打方式打至洞内。钢管需深入溶洞内200mm以上，尽量多的将其打入到溶洞顶板岩层。串珠状溶洞的灌注孔需在距透气孔500mm左右的位置开孔，钻机钻孔直径同上。取适当规格钢管在土层及砂层护臂捶打入土层，深度达200mm以上。该类溶洞为多层溶洞，每层均有1～3个透气孔，但填充孔却无第二个。依由下往上逐层关注的顺序直至灌注到溶洞顶层。

（5）混凝土施工。灌注C20细石混凝土多需借助混凝土输送泵完成操作。借助螺纹连接泵管及光管，待所有工作准备就绪后开始灌注施工，间泵压在25千帕以上且透气孔泛浆时结束灌注施工。但施工期间需注意以下两项：一、灌浆前需借助完成插通后行灌浆操作，插通多借助钻杆完成。该工序可防止孔内泥浆阻塞操作孔。二、灌浆期间不可中断操作。使用C20混凝土灌注溶洞时需开三个以上灌浆孔。每次灌注时需保证两辆细石混凝土车准备待命避免灌浆不连续[2]。

2.2 溶洞异常处理措施

除上述溶洞处理的正常工序外，溶洞处理期间多出现预期之外的意外现象。为防止异常事件引发慌乱，本文增加异常事件处理相关经验介绍。溶洞可分一般型、轻微溶蚀型和复杂型。依上述分类对溶洞进行处理施工时，需遵循渐次逐次递进原则，由简至繁。先处理简单溶洞，待摸清溶洞发育情况后再处理相对繁琐的溶洞。异常处理措施如下：

（1）一般型。若溶洞体积过小则灌注施工期间多可出现结块及添堵溶洞现象。此时可借助砖块、剖碎石、粘土快及管砂浆等材料避免上述异常情况出现。亦可在二次开孔时加大泥浆使用量，以膨润土制作护壁后向下钻孔。如钻孔时遇规格小且不漏水的溶洞可直接完成护壁操作后以泥浆成孔。

（2）轻微型。该类溶洞多指节理化岩石、岩体及岩溶形成的小型溶洞。该类溶洞吸浆量较小，常以单液注浆工法填充。若填充不满时需加大前期注浆，均匀添加中粗砂挤密填筑溶洞至漏浆。若填充物出现松软或硬塑现象可直接注浆固结。

（3）复杂型。该类型溶洞是指溶洞发育明显、断裂带发育完全的溶洞类型。该类溶洞有明显的裂痕，孔隙连通性较好，分布广泛，借助钻机注浆钻孔时可见漏浆现象严重。若间钻孔冲透溶洞需注意观察孔内泥浆面变化情况。若间略有下降应向孔内补充浆液或加水维持浆面。若漏浆严重可采用片石加粘土、水泥回填、二次开孔、钢护简法等方式抑制。若采用钢护筒方式处理溶洞发生漏浆，则需在上层钢护筒上再次打入直径稍小的钢护筒，后一冲击锤密封筒脚实现堵漏。处理期间需注意抛出适量片石、粘土等杂物。完成操作后正常算空施工，钻孔需穿过溶洞底部再深入1cm。钻孔完成后向对溶洞内进行充填加固，后借助水泥及中粗沙灰浆填充，以双液注浆工法完成洞内注浆[3]。

2.3 溶洞预处理注意事项

溶洞预处理前需明确如下注意事项方可保证工程顺利进行，以免建筑工人误操作引起安全事故及重大过失：一、若溶洞预处理期间出现施工点处于溶洞边缘需立刻探明洞内大小、地下水等具体情况，及时制定安全措施方可紧密衔接后续工程。二、溶蚀地段爆破时应控制爆破药量，减少其他岩体的损伤。避免一次爆破后导致溶洞填充物大量涌入隧道造成损失。三、实施观察溶洞充填体实际进展。若洞内充填物松软可提前支护、加固。若充填物为细砂粒、含水量较大的流塑桩土壤可采用劈裂注浆技术注入水泥加固。四、避免在操作前将工业废渣倾倒于溶洞内，影响后续工序正常进行。

3 结语

本文通过分析地铁隧道穿越溶洞时预处理技术总结了相应经验，望帮助读者克服技术困境。但在地铁隧道施工中不同溶洞地质差异亦决定了溶洞处理技术的差异性。建议相应施工团队根据工程设计要求，结合实地地质勘探情况确定预处理技术，确保无事故发生。另地铁穿越隧道时亦需观察溶洞顶端，如有危石可先喷射混段土加固，再打入锚杆，建立钢筋防护网后方可继续施工。