中煤矿山建设集团有限责任公司安徽合肥230022
摘要：以武汉地铁纸坊线一期出入场线区间特大溶洞处理施工为背景，研究了矿山法区间特大溶洞处理的目的、范围、方法和工艺要求，通过对溶洞的提前预处理，确保了矿山法区间大断面隧道的施工安全。
关键词：地铁施工；特大溶洞；处理措施
引言：随着重大基础设施工程的建设，我国已成为世界上隧道修建规模与难度最大的国家。正在或即将修建大量的高风险隧道工程，建设过程中极易遭遇突水突泥重大灾害。本文以武汉地铁纸坊线出入场线区间特大溶洞处理施工为背景，研究了特大岩溶处理的技术措施，希望能为类似工程提供借鉴经验。
1.工程概况
武汉地铁纸坊线出入场线特大溶洞（BYC002）位于纸坊大街与文化路十字路口，纸坊大街站南端头20m范围内，洞身直径大于6m，该大型溶洞以全充填软塑状黏性土夹少量碎石、角砾为主；溶洞相对隧道位置主要位于出入场线隧道中下部。溶洞上部建筑为纸坊大街道路段。结合前期岩溶专项勘察资料，软-可塑红黏土在岩溶地下水升降潜蚀、吸蚀作用、人为因素等作用下，形成较大土洞，可能产生岩溶地面塌陷。为确保隧道施工的安全与可靠，对此特大形溶洞进行处理。
2.岩溶处理的目的
（1）降低施工期间突水事件发生的机率，降低矿山法施工期间工作面涌水量，确保隧道施工安全，提高施工速度。
（2）满足永久结构的承载力，变形，防水要求。
（3）防止因地下水流失过多、地层损失过大造成地面沉降过大，减小对周边重要建（构）筑物结构安全的影响。
（4）防止因地下水流失过多影响地表生态。
（5）预防和减缓岩溶的进一步发展，减小对地铁后期运营影响。
3.岩溶处理的范围和方法
（1）岩溶平面处理范围为已探明的岩溶平面位置至隧道边线外6m范围，深度至溶洞底部不小于0.5m。
（2）红黏土（13-2b）平面处理范围为自纸坊车站起始至隧道边线外6m范围包括的红黏土分布范围，深度至红黏土底部不小于0.5m。
（3）本溶洞以全充填软塑状黏性土夹少量碎石、角砾为主，结合武汉轨道交通既有线已实施工程大型岩溶处理经验，设计采用劈裂注浆的方法，对溶洞顶部的红黏土（13-2b）及溶洞内部的全充填物进行劈裂、挤密注浆。
（4）处理程序采用先周边注浆、再内部注浆的顺序。具体施工方法分为钻探工艺、套管安装、固管工艺、注浆工艺。
4.施工前准备
（1）施工区域地下管线探查，钻探施工前对地下管线进行详细探查，并做好区域标记，以免钻探施工时损坏地下管线。
（2）注浆孔布设：为确保大型全充填岩溶的处理的有效性，本次采用的劈裂型注浆孔采用梅花形布置，间距为2m×2m，根据现场实际情况测量定位布孔；钻孔总数185个，其中红黏土处理区约81个，溶洞处理区约100个，论证试验孔2个，质量检查孔2个。
（3）溶洞处理区水文观测，施工过程中对地下水位建立水位观测系统，分析地下水位变化，指导现场生产工作。水文观测孔布置在溶洞处理区外侧，与大型溶洞成同一水平位置，距离岩溶处理区边界5～10m。
5.钻探施工工艺
（1）采用Ф110mm钻头一次进至红黏土处理区底部不小于0.5m（需取芯钻孔用取芯钻头采取岩芯，采取率不得低于80%）；
（2）下φ89mm套管并按好对接注浆管路接头；
（3）注浆固管，采用外壁注浆法用42.5水泥进行注浆固管，根据现场施工情况可用水泥-水玻璃双液浆进行固管；
（4）套管安装后的耐压力试验不小于最大注浆压力的1.5倍，既4.5MPa；
6.注浆工艺
（1）注浆泵的选择：常规注浆或注浆量较小时，采用2TGZ-60/210双液浆注浆泵，当注浆量较大或溶洞注浆时，改用BW-320泥浆泵注浆。
（2）注浆孔段长划分：分段进行灌浆，灌浆管伸入溶洞底板以下不小于0.5m，一般灌浆段长为1m~2m左右，最大段长不得大于3m。
（3）注浆压力：注浆压力按2.5～3.0MPa控制，实际注浆压力可根据生产性试验结果进行适当调整。
（4）注浆浆材配比：纯水泥浆水灰比为0.5～1.0。水泥砂浆配比为0.4：1：1（水：水泥：砂）。
（5）注浆结束标准：满足以下任意一条时注浆结束：①在压力最大值下，灌浆孔段注入率不大于1.0L/min时，延续灌注30min后可结束灌浆作业；②邻孔有浓浆液返出，可结束灌浆作业。
（6）注浆封孔：所有注浆孔与检查孔注浆（或压水）结束后应紧接着进行注浆封孔；注浆封孔采用“压力注浆封孔法”，浆液采用水灰比为0.5：1的浓水泥浆；
（7）注浆监测：注浆施工须使用注浆自动记录仪进行记录。注浆自动记录仪应经有关部门鉴定和率定，能自动、准确地测记注浆压力、注入率、浆液水灰比等注浆参数，保证记录成果的真实性和准确性。
7.施工要求及注意事项
（1）通过注浆前注水试验，调整材料配比和注浆压力等工艺技术参数。
（2）钻探注浆过程应加强地面观测记录（水平位移、冒浆点的位置等）。钻探注浆全过程应做好技术资料和基础数据记录、整理、分析工作。
（3）注浆过程中每班测水文孔水位1～2次，做好相应的记录、整理、分析工作。
（4）各孔注浆量根据具体地质情况有较大的差异，当连续注浆单孔15吨水泥不见升压时，应考虑添加水玻璃双液注浆，必要时间歇注浆。注浆量过大时，应采取适当的工程措施进行处理。
（5）注浆过程注意环境保护，及时清理浆液污染物。注浆结束后应采用水泥砂浆对注浆孔彻底回填、封孔。
（6）注浆前了解清楚注浆位置地质情况，施工时发现特殊情况及时分析处理。
（7）开工前进行安全、技术交底。
（8）加强现场管理，保证注浆质量。
8.岩溶充填物注浆效果综合评价
在充填注浆实施过程中主要采用检查孔法、涌水量分析法、检查孔P-Q-t分析法对注浆加固效果进行了快速动态评价，并对注浆量分布的时间和空间效应进行评价，综合评价岩溶充填物注浆效果优良。
结束语：
本文以武汉地铁纸坊线一期出入场线区间特大溶洞处理施工为背景，研究了矿山法区间特大溶洞处理的技术措施，通过岩溶充填物注浆效果综合评价，达到了稳固土体的设计要求，确保了矿山法区间大断面隧道的施工安全。
参考文献：
[1]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].安徽：安徽教育出版社，2004
[2]孔恒.城市地下工程浅埋暗挖地层预加固理论与实践[M].北京：中国建筑工业出版社，2009