行业要闻

 

摘　要：广州地铁三号线北延段永泰站地层中溶洞、土洞发育较强烈，可在短时间内诱发地面坍塌，对地基的均匀性和稳定性产生不良影响，且溶洞充填物工程性质差，车站原始地基承载力低。因此，采取溶（土）洞详细勘察，对洞高大于２ｍ的溶洞、土洞，先进行吹砂处理，然后采用袖阀管注浆加固；对洞高小于２ｍ的溶洞、土洞，直接采用袖阀管注浆填充。结果表明，对加固地层钻孔取芯及原位标贯试验均满足规范要求，达到预期效果，现已顺利完成该站施工，可为类似工程提供设计和施工借鉴。

关键词：地铁，岩溶，注浆，围护结构

 

      广州地铁三号线北延段永泰站，位于广州市白云区尖彭路与新广从公路交叉口西南角，呈东西走向，位于华南三期高架桥南侧。车站设计起点里程为ＹＣＫ－９－４２９．７，终点里程为ＹＣＫ－９－５９６．７，车站总长１６７ｍ，标准宽度２２．５ｍ。车站为明挖地下两层岛式中柱结构，有效站台长度１２０ｍ，线间距１６ｍ。车站主体平面布置如图１所示。

 

      永泰站地貌形态为广花冲积盆地，地形平坦较开阔，地面标高２１．７１～２３．４６ｍ，高差１．７５ｍ。本站车站主要位于人工填土层（Ｑ_４^ｍｌ）、冲积－洪积砂层（Ｑ_３＋４^{ａｌ＋ｐｌ}）、冲积－洪积中粗砂层（Ｑ_４^{ａｌ＋ｐｌ}）、冲积－洪积土层（Ｑ_３^{ａｌ＋ｐｌ}）层中，底板主要座落在残积土层（Ｑ^ｅｌ）中，围护桩主要嵌入残积土层（Ｑ^ｅｌ）中，个别围护桩嵌入灰岩微风化带（Ｃ_２＋３ｈ_ｔ、Ｃ_１ｄ_ｃ）中。

 

      永泰站主体工程部分详勘揭露发育溶（土）洞主要在车站中部和东部，如图２所示。均属埋藏性溶（土）洞，发育特点复杂，与岩型、地形地貌、地质构造、岩层产状、地下水活动规律等诸多因素有关，其形态各异。

 

      车站溶（土）洞为无填充、半填充、全填充，充填物质多为流塑、软塑状粉质粘土。溶洞顶板厚度小，岩溶洞体高度较大，且充填不好，工程性质差，在受到外力作用下，可致使顶板塌落，造成地面坍塌、卡钻、漏浆等事故，对围护结构和车站桩基施工不利。

      为保证车站结构安全方面考虑，需要进行充填物地基处理。

 

      本次计算以广州地铁三号线北延段永泰站为例，计算模型选取车站宽度方向（Ｘ向）为１００ｍ，竖直方向（Ｚ向）为３０ｍ，车站走向（Ｙ向）长度为２ｍ，选取溶洞中点为坐标原点，计算模型如图３所示。

      计算采用的岩土体屈服条件为Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ强度准则，其强度包络线的直线表达式为：

      或

      式中：σ_１，σ_３分别为最大和最小主应力；ｃ为岩土体的粘聚力；φ为岩土体的内摩擦角。

      车站开挖和溶洞模拟采用ＦＬＡＣ^３Ｄ中的Ｎｕｌｌ模型。岩土体的初始地应力场只考虑自重应力。所需参数如表１所示。

      计算结果可见图４～图７。

      从图４、图５可以看出，基坑开挖后，围岩应力重新分布，基坑侧壁底部产生应力集中，最大应力达到０．８～０．９ＭＰａ，基坑底部中部应力松弛，应力为０．１～０．２ＭＰａ。当溶洞存在时，应力松弛被引往深部，应力松弛区较溶洞充填时大得多，基坑底部变形更大。

      溶洞加固区施工顺序：

      ①钻孔顺序：以揭示到溶洞或土洞的钻孔为基准点，沿垂直于线路方向每孔间隔２ｍ施一排注浆钻孔，以基本找到洞体边界为止；如果溶、土洞范围超出车站围护结构边线以外３ｍ，则以车站围护结构边线以外３ｍ为界，沿线路方向施做一排注浆钻孔，每孔间隔２ｍ，以基本找到洞体边界为止；最后，根据基本探定的洞体边界施做其他钻孔。

      ②灌浆顺序：由外向内，先对溶洞边界（加固范围线）上的钻孔进行充填灌浆（双液浆），阻断浆液漏失通道后，再进行中部孔灌浆，灌浆时由外向内进行跳孔注浆，以避免串浆。

      ③对未充填或半充填溶洞，先进行吹砂充填，如果吹砂充填效果不明显，则采用大排量的注浆泵灌注砂浆充填。原则上单个溶洞范围内的多个吹砂孔都完成充填后，再进行压力灌浆。

      洞高小于２ｍ的半充填和无充填溶洞、全充填溶洞处理方法如图８所示。对于洞高大于２ｍ的半充填和无充填溶洞处理方法如图９所示。

      施工过程中，应严格按照规范规程、施工质量控制标准、施工工艺流程执行。

      对土洞采用原位标准贯入试验随机进行检验，标贯击数应不小于１０击；对溶洞采用随机钻孔取芯，以抗压试验为主，抽水试验为辅，无侧限抗压强度≥０．１５ＭＰａ；按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》注浆地基检测孔数为总量的２％～５％，不合格率大于或等于２０％时应进行二次注浆。

 

      （１）永泰站地质条件复杂，溶（土）洞较发育，仔细研究详勘报告，分析岩溶规律、规模及其特征，评估岩溶对地铁施工的风险。

      （２）根据车站底板距基岩距离及土层情况划分岩溶风险区，对位于车站主体底板以下１０ｍ内已揭示溶（土）洞，自地面进行充填（填砂、注浆）加固。采用钻孔取芯试验和原位标准贯入试验对其进行检测。

      （３）对岩溶处理，实践表明做好超前地质预报与监控测量工作，可有效预防塌孔、严重漏浆跑浆等突发事故，降低施工风险，确保施工的安全和以后运营安全。

 

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