【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 復(fù)雜，了解各類巖層特性、并根據(jù)其特性制定相應(yīng)的措施才能搞好地下工程的設(shè)計(jì)與施工。 巖溶地區(qū)對(duì)地下工程的影響 （ 1）石灰?guī)r（巖溶）地區(qū)的主要特性： A、巖面標(biāo)高變化大： 由于石灰?guī)r成份差異、節(jié)理裂隙的發(fā)育、巖溶的坍塌常導(dǎo)致溶槽、溶溝比較發(fā)育，因此基巖面可以在很小的范圍產(chǎn)生較大的變化。 B、巖溶發(fā)育并與土洞伴生： 石灰?guī)r地區(qū)不僅巖溶發(fā)育，而且在一定的蓋層條件下常形成較多的土洞。土洞的不穩(wěn)定性、易坍塌，對(duì)地下工程的影響更快更大。 C、巖溶突水： 巖溶連通性好，地下水富集，常為承壓水，基坑開(kāi)挖常突水。 （ 2）巖溶地區(qū)巖面埋深標(biāo)高變化對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響 廣州某開(kāi)發(fā)小區(qū)基坑大部分已開(kāi)挖到底，突然在電梯井加深開(kāi)挖時(shí)淤泥涌入，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)塌陷 70多米。 基坑開(kāi)挖深度僅 4米左右，基坑支護(hù)采用上部放坡、下部設(shè)雙排攪拌樁 +三排花管注漿土釘，從理論上看設(shè)計(jì)計(jì)算與采用的技術(shù)措施是 “ 合理 ” 與 “ 安全 ” 的。 但設(shè)計(jì)疏忽了基坑基底是巖溶地區(qū)，基巖面的標(biāo)高變化較大，局部地段灰?guī)r面的抬起、并缺失了粉質(zhì)粘土層，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的攪拌樁未能穩(wěn)定嵌固，淤泥涌入導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、基坑塌陷的嚴(yán)重后果。 某小區(qū)基坑地質(zhì)剖面示意圖 從設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算上、灰?guī)r抬起的鉆孔點(diǎn)可不作為最不利的工程地質(zhì)條件； 但從攪拌樁的施工工藝上是無(wú)法插入灰?guī)r并形成封閉。 施工單位、監(jiān)理經(jīng)驗(yàn)的欠缺又未能及時(shí)反饋。 流塑狀的淤泥在基坑開(kāi)挖時(shí)突破未能插入基底灰?guī)r形成封閉的攪拌樁底涌入基坑 ，造成基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)坍塌了 70多米，并波及基坑外側(cè)的道路、管線。 （ 3）巖溶突水導(dǎo)致車(chē)站基坑被淹 廣佛線某車(chē)站基坑在開(kāi)挖到接近底板標(biāo)高時(shí)發(fā)生涌水，車(chē)站基坑局部被淹。 事故發(fā)生主要是設(shè)計(jì)與施工對(duì)巖溶的連通性、巖溶的突水危險(xiǎn)性估計(jì)不足，對(duì)已發(fā)現(xiàn)的溶洞未進(jìn)行封填處理。 車(chē)站工程地質(zhì)資料僅在車(chē)站端頭圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)發(fā)現(xiàn)有石碳系灰?guī)r和溶洞，但由于溶洞的埋藏深度較地下連續(xù)墻的設(shè)置深度淺，設(shè)計(jì)與施工均未對(duì)已發(fā)現(xiàn)的巖溶進(jìn)行處理，最終導(dǎo)致基坑局部被淹，事故處理了一個(gè)多月。 斷層 粉砂質(zhì)泥巖 粉質(zhì)粘土 基坑內(nèi)涌水點(diǎn) 石碳系灰?guī)r 溶洞 地下連續(xù)墻 地質(zhì)鉆孔 混凝土支撐 車(chē)站基坑涌水剖面（示意）圖 在巖溶發(fā)育區(qū)隧道掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)更大，巖溶的突水、涌水不僅給豎井施工、隧道掘進(jìn)帶來(lái)破壞性的災(zāi)難，而且會(huì)引發(fā)周邊地面、建構(gòu)筑物大面積的沉降、變形。 二號(hào)線 XX折返線處在灰?guī)r地區(qū)、工程地質(zhì)勘察資料已反映有溶洞，采用礦山法施工。 當(dāng)豎井則穿過(guò)第四系覆蓋層、進(jìn)入白堊系與石碳系灰?guī)r的超覆界面、但離灰?guī)r層位還有幾米時(shí)、就突然涌水，把整個(gè)豎井淹沒(méi)。原因是：在有一定連通性的巖溶地區(qū)、巖溶水多屬承壓水；豎井開(kāi)挖時(shí)、相當(dāng)于對(duì)巖溶上覆土層進(jìn)行卸荷，當(dāng)土壓與水壓的平衡點(diǎn)被打破時(shí)，巖溶水就會(huì)突出，造成豎井淹沒(méi)。 在這里需強(qiáng)調(diào)的是： 城區(qū)地下工程處理巖溶與山嶺隧道處理巖溶是完全不相同的。如果用山嶺隧道處理巖溶水的辦法、必然會(huì)造成大的事故。 山嶺隧道與城市地鐵隧道不同點(diǎn)在于： 山嶺隧道是采用 “ 人 ” 坡排水； 山嶺隧道多處于海平面以上； 山嶺隧道遇到的巖溶、其水壓力也很大；大量的巖溶水流失也會(huì)造成山區(qū)農(nóng)田、建構(gòu)筑物的破壞。所以從保護(hù)生態(tài)環(huán)境的角度、也需對(duì)巖溶水進(jìn)行封堵，防止巖溶水的大量涌出。但基于上述兩點(diǎn)，它不會(huì)長(zhǎng)久地淹沒(méi)隧道。 在城區(qū)的地下工程施工，無(wú)論是明挖法、暗挖法以及盾構(gòu)法均要嚴(yán)格控制排水，防止水土流失，否則后果難以設(shè)想 XX折返線豎井涌水示意圖 豎 井 第四系砂土層 山 嶺 隧 道 排 水 方 式 （ 3）巖溶處理的幾條原則： 為了控制巖溶地區(qū)巖土洞對(duì)地鐵地下工程施工及防止其對(duì)今后地鐵運(yùn)營(yíng)安全的影響，在二號(hào)線及三號(hào)線北延線制定了以下的處理原則： A、線路埋深盡量淺，減少巖溶突水風(fēng)險(xiǎn)； B、 鑒于土洞發(fā)展較快，處于地鐵車(chē)站、隧道范圍內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的 土洞均需進(jìn)行注漿封閉處理； C、 在巖溶地區(qū)建立 “ 高風(fēng)險(xiǎn)區(qū) ” 與 “ 低風(fēng)險(xiǎn)區(qū) ” 的模糊概念， 對(duì)處于 “ 高風(fēng)險(xiǎn)區(qū) ” 的巖溶均采取措施處理；低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的巖溶可不作處理。 D、 為防止未能探明的巖溶及土洞對(duì)運(yùn)營(yíng)線路的影響，除對(duì)地鐵線路結(jié)構(gòu)剛度采取加強(qiáng)措施外，還 采用 “ 架橋法 ” 、 “ 土墩法 ” 加強(qiáng)線路上的地基。 廣州地鐵二號(hào)線北延線工程地質(zhì)縱剖面圖 高、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的劃分： A、理論上是根據(jù)車(chē)站結(jié)構(gòu)底板下至溶洞上覆 隔水土層厚度能否滿足抗巖溶承壓水涌出所需的厚度 。 B、為簡(jiǎn)化計(jì)算，從二、三號(hào)線北延線地鐵結(jié)構(gòu)埋深、基底巖溶承壓水壓力以及底板下的巖土性能等方面綜合分析， 采用了“ 10m”為分界線 。 與此同時(shí)：主體結(jié)構(gòu)盡量用自重抗?。ê竦装澹瑖o(hù)結(jié)構(gòu)盡量 采用放坡加噴錨 、上部放坡加下部排樁的支護(hù)形式，既滿足工程實(shí)施需要，又 盡量少觸碰溶巖，避免基坑涌水、涌砂等災(zāi)害。 采用上述措施后，至今處于二、三號(hào)線北延線的巖溶地基的車(chē)站基坑及明挖法施工的區(qū)間隧道施工總體上是安全。 地面 基坑底 高低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)界線 明挖結(jié)構(gòu) 巖溶、土洞處理方案 不作處理的低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)內(nèi)巖溶 需處理的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)內(nèi)巖溶 10m 結(jié)構(gòu)下加設(shè)土墩 隧道采用盾構(gòu)法施工雖然巖溶突水的危險(xiǎn)較小，但仍需： A、防止盾構(gòu)機(jī) “ 栽頭 ” 的風(fēng)險(xiǎn)； B、運(yùn)營(yíng)的安全。 因此溶洞的探測(cè)、影響隧道安全的溶洞處理是工程的重要環(huán)節(jié)。 （一）溶洞探測(cè)方法： 高密度電阻率法：總體探查溶洞分布情況 電磁波深孔 CT：在鉆孔間加密剖切面勘查以判斷邊界 加密鉆孔：直觀掌握溶洞及充填物狀況 電磁波 CT探測(cè)溶洞分層顯示效果 （二）溶洞處理范圍： A、隧道外 3m內(nèi)的溶洞； B、軟硬交替的塌陷區(qū)。 （三）加固方法：充填注漿； （四）結(jié)構(gòu)措施： A、管片配筋加強(qiáng)； B、加強(qiáng)管片外注漿（增加水泥含量，提 高防水性能） ； （五）設(shè)備配置： A、增補(bǔ)超前鉆探及充填注漿設(shè)備； B、防噴涌的保壓泵； C、刀盤(pán)配置的調(diào)整及增加推力配置。 采用上述措施后，盾構(gòu)順利完成了五號(hào)線草區(qū)區(qū)間巖溶地區(qū)區(qū)間隧道的掘進(jìn)。 花崗巖地區(qū)的巖土特征及地下工程的風(fēng)險(xiǎn) 花崗巖在廣州地區(qū)分布較廣，包括廣州東北部的越秀山、白云山、從化、增城、天河、黃埔以及南部的番禺地域?；◢弾r具有以下的巖土特性： A、未經(jīng)風(fēng)化的花崗巖及 未經(jīng)卸載 的花崗巖風(fēng)化土均具有良好物理力學(xué)性能； B、花崗巖主要成分是石英、長(zhǎng)石和方解石等結(jié)晶礦物，風(fēng)化后所形成的風(fēng)化土（包括殘積土、全風(fēng)化土及強(qiáng)風(fēng)化土）中主要的成分為石英砂粒及粘土顆粒。 C、富含粘粒的花崗巖風(fēng)化土（包括殘積土、全風(fēng)化土及強(qiáng)風(fēng)化土） 一旦卸載出現(xiàn)臨空面 （無(wú)論基坑或隧道開(kāi)挖面）粘土礦物將隨著地下承壓水的滲出而迅速膨脹、軟化、泥化、崩解甚至流淌，其物理力學(xué)性能極差；地下水滲流加速。 D、巖漿巖冷卻過(guò)程及組分分布差異造成了花崗巖特有的球狀風(fēng)化 —孤石的特性。 E、花崗巖強(qiáng)、中風(fēng)化帶中節(jié)理裂隙發(fā)育，具有一定的方向性、延伸性強(qiáng)；滲透性能高，是地下水富集的主要層位，屬承壓水。 花崗巖風(fēng)化土上述特性給地下工程工帶來(lái)不少困難與麻煩： 基坑開(kāi)挖到一定深度，基坑土軟化、泥漿化，圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大變形，支撐出現(xiàn)不穩(wěn)； 基坑周邊建、構(gòu)筑物出現(xiàn)變形、沉降； 隧道掌子面涌水量大，隧道上方及周邊建、構(gòu)筑物出現(xiàn)沉降與變形； 在建隧道因孤石阻擋難推進(jìn)，已建隧道如有滲涌水、圍巖會(huì)因軟化、泥化而加大對(duì)管片的壓力，甚至導(dǎo)致變形開(kāi)裂。 （ 1） 在花崗巖風(fēng)化帶礦山法隧道施工的風(fēng)險(xiǎn) A、二號(hào)線越秀公園站及紀(jì)越區(qū)間施工風(fēng)險(xiǎn) ： 公園站及紀(jì)越區(qū)間是廣州地鐵工程第一次在花崗巖地層進(jìn)行施工，且場(chǎng)區(qū)的斷裂構(gòu)造均比較發(fā)育。從工程勘察到設(shè)計(jì)、施工，開(kāi)始對(duì)花崗巖殘積土、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖的遇水易軟化、易崩解的特性認(rèn)識(shí)不足；按一般的殘積土、強(qiáng)風(fēng)化土去處理。結(jié)果從圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工到基坑、隧道的開(kāi)挖都出現(xiàn)不少事前未能估計(jì)到的困難與險(xiǎn)情。 車(chē)站的圍護(hù)結(jié)構(gòu) —挖孔樁 —由