[摘要]文章依托广州地铁12号线广园新村站—恒福路站区间，基于区间隧道溶洞边界探测及溶洞处理施工经验，详细讲述针对不同周边环境下溶洞边界探测方式、溶洞填充处理施工工艺流程、包络图绘制及原理、处理效果检查等内容，为后续类似地层施工提供参考。
[关键词]城市轨道工程；溶洞；边界探测
在隧道等地下工程的建设中，岩溶地质是遇到的较为突出的地质问题。岩溶地区的地质条件极为复杂，溶洞的大小不一、类型不同，使勘察及处理难度增大，岩溶隧道实际开挖的围岩特征与勘察资料相差较大，且掌子面后围岩不可预见，在一定程度上增加了隧道施工的难度[1]。城市轨道交通施工中，经常存在地面房屋密集，地下管线复杂等情况，特别老旧城区给水、排水管道错综复杂，在现场作业前需对施工作业范围内管线情况进行详细排查，在施工中需与探明管线保持安全距离并时刻关注地表、地下及周边情况，如有特殊情况发生应立即停止施工，确保安全后再开始作业，避免造成浆液渗漏堵塞地下管网、注浆压力过大导致地表隆起、房屋开裂等不良影响[2-3]。溶洞与隧道施工的相对位置关系一般分三种：（1）位于隧道设计边线上部及部分侵入隧道；（2）完全位于隧道设计边线内；（3）位于隧道设计边线下部及部分侵入隧道[4-5]。以上三种情况可能在不同程度上造成盾构机栽头、姿态偏差、盾构机故障等危害。因此，在岩溶隧道施工的过程中，准确有效地探测出溶洞的具体位置及溶洞的规模极为重要。文章根据施工经验，对轨道交通工程在岩溶发育区的探测方法、施工方法、工艺、技术要求及注意事项进行探讨。
1溶洞边界探测
1.1瞬变电磁仪溶洞探测
结合溶洞的组成成分的特点及瞬变电磁仪的相关工作原理，对于场地内较为空旷、干扰较少的施工区域，采用瞬变电磁仪进行区间隧道范围溶洞边界探测作业。（1）工作原理：在地表敷设不接地线框或接地电极，输入阶跃电流，当回线中电流突然断开时，在下半空间就要激励起感应涡流以维持断开电流前已存在的磁场，并且此涡流场随时间以等效涡流环形式向下传播并向外扩展，通过不接地线圈、接地电极或者地面中心探头观测此二次涡流磁场或电场的变化情况，用以研究浅层至中深层的地电结构。（2）适用范围：对施工场地地形条件要求低，场地内需避免有钢筋、钢板等金属物质及地下管线，可满足现场数据采集条件，较为适合野外及空旷场地内作业。
1.2跨孔地震CT成像技术溶洞探测
结合探测区域地面现状、建构筑物情况、管线情况及瞬变电磁仪探测范围，对施工的范围内溶洞分布情况进行探测。（1）工作原理：通过研究地震波的成像及传播速度叠加成像，在所需探测区域按等间距布孔，两孔为一组，一个孔内放置地震波发送器，另一个孔放置检波器接收地震波，最后对成像进行分析得出结论。（2）适用范围：跨孔地震CT成像技术特别适用于房屋建筑底板以下的溶洞，其两跨孔间距不宜大于50m。
2溶洞处理
2.1测量放线
测量员需先根据现场需求与计划对规划的场地及空位进行放样，帮助现场确定出溶洞、土洞的范围和中心位置，并将放样结果和监理及时报备。
2.2布孔及钻孔
布孔应以简单、易记易追溯、及时完善包络图和竣工图、相对集中的建立各类（材料入场、钻孔个数、米数、时间、液浆量等）台账，以中心点为基点开始，按照2m×2m的梅花状布置钻孔。地表以下1m，人工开孔。后续采用ZD-1A-4和XY-100型钻机，待钻机就位并钻杆对中后，采用φ91mm钻头钻进，且钻进过程中使用泥浆护壁。终孔深度要求：如该钻孔揭露有溶洞，按袖阀管注浆工艺要求安装花管和实管，随即注双液浆封闭溶洞加固处理边界，如未揭露溶洞需进行封孔处理（见图1、图2）。
2.3黏土水泥浆下放
在溶洞顶板与底板之间需要进行注浆处理，注浆前需要浇注黏土水泥浆，俗称套壳料，意在保证注浆过程中水泥浆可稳定到达指定位置，避免施工过程中袖阀管破损及位移，同时还能防止地应力使浆液沿管壁外缝隙往地面窜浆。（1）黏土水泥浆用量V的计算公式如下：V=1.3πh(R2-r2)
（1）式中：R为钻孔半径；h为注浆段高度；r为袖阀管半径。
（2）黏土水泥浆配合比为黏土∶水泥∶水（重量比）=1.50∶1.0∶1.88。黏土水泥浆制作流程为先将94kg水加入搅拌罐中，再将75kg黏土加入搅拌罐；经过强力搅拌后再将50kg水泥加入搅拌罐搅拌均匀即可。
（3）黏土水泥浆浇注：待钻杆下到孔底，通过钻杆将泥浆泵拌好的黏土水泥浆注入孔内，液位到达注浆段高度以上0.2m处即可结束黏土水泥浆浇注。黏土水泥浆的作用是围绕着袖阀管四周形成一个保护层，并且必须防止黏土水泥浆的漏失：①黏土水泥浆保护层在袖阀管开始注浆的过程中被浆孔漏出的浆液挤碎，但是浆孔周围部位的黏土水泥浆保护层仍会阻止已注入的浆液的上下流动，这样已注入的浆液就只会在横向范围内流动。②确保正确的施工顺序，在钻孔中插入无孔眼的钢管，通过此管压入套壳料，直至孔内泥浆全部被顶出孔外，再拔出钢管。
2.4预埋注浆管
对于高度小于3m的溶洞，选择预埋φ48mm袖阀管，袖阀管主要由PVC外管、橡胶套组成，采用聚录接头连接，两端用堵头封堵，注浆时采用袖阀管专用注浆器和注浆内管分段注浆，可实现分段、定量注浆，还可以二次重复注浆。对于高度大于3m的半填充溶洞、土洞、特大溶洞，无填充的溶洞及土洞，选择预埋PVC套管进行处理，预埋的管径为φ200mm。
2.5绘制包络图及理论量计算
（1）每处溶、土洞都需根据钻探时记录的平面位置、顶板埋深、底板埋深、洞高等信息绘制溶洞、土洞的包络图，计算其理论注浆量。注浆填充系数按相关规范规定为1.5～2.5。
（2）区间溶洞处理总量=区间处理面积（隧道边外扩3m范围）×平均见洞率×平均洞高×浆液扩散系数×注浆填充系数。
（3）区间平均见洞率、平均洞高统计范围：隧道边外扩3m范围，隧道底需进行溶土洞处理范围。
（4）注浆扩散系数参照经验值取1.5～2.5，注浆填充系数取0.8。普通地段取低值，特殊地段如越江段、断裂带裂隙发育地区取高值。
2.6固管止浆
采用浆液配合比为水泥∶水=1.5∶1.0（质量比）。使用4分镀锌管通过孔壁与袖阀管之间的空隙中下至待加固土洞顶界位置，将拌制好的浆液从4分镀锌管中注入，直至浆液从孔口返出，灌浆应重复多次进行，直至孔口浆液面不再下沉。
2.7注浆
注浆顺序采取由外到内约束～开放型方式，即先注溶、土洞最外侧后注内侧，隔孔交替进行，以控制浆液扩散范围，保证注浆效果。对于平面尺寸很大的特大型溶洞，可采用中央单液浆－双液浆－中央单液浆的注浆顺序。
（1）注浆方式：对于高度小于3m溶洞、土洞采用BW150型注浆机注浆，浆液通过搅浆桶现场拌制；单液浆注浆需分层注浆，从下而上依次注入，底部溶洞填充完成并待压力稳定后进行上部溶洞注浆，直至所有溶洞填充完成，同时注浆过程中需严格把控注浆压力，一般控制在0.4～1.0MPa，并由下而上逐渐减小，视具体情况分别采用或做适当调整。稳压30～60min后清洗袖阀管并预开一次环，以待下次再注。对于高度大于3m的半填充溶洞、土洞、特大溶洞，无填充的溶洞及土洞，通过预埋的φ200mmPVC套管进行泵送混凝土填充。
（2）浆液填充量：浆液填充量通过流量监测器来控制，仪器使用前需先进行标定，标定完成后方可使用，使用过程中及时通过水泥用量、浆液配合比等控制浆液填充量。
（3）观测点设置：在溶洞注浆前需在待注浆填充区域地面设置3～5个沉降观测点，注浆过程中加强监测、保证施工及周边环境安全。
（4）终孔标准：注浆压力稳定10min，进浆速度小于开始进浆速度的1/4。在注浆过程中，需加强周边环境的检查，如相邻注浆孔有浆液流出的情况说明填充效果较好，如存在注浆量较大且相邻注浆孔无反应的情况，应及时调整注浆方式，采用跳孔注浆，5m3/次（单孔），间隔12h，及时控制浆液扩散范围。
2.8注浆孔封孔
采用水灰比为0.5∶1～0.7∶1的普通硅酸盐水泥浆注浆封孔，直到孔口返浆，起钻后将地面补平，并恢复原貌。正常情况下每包水泥灌5m，加大水泥用量，如果返浆严重，可用略大于钻孔直径的木桩或黏土球封闭基岩面或溶洞孔口后灌注水泥浆，并做好记录。
3处理效果检验
3.1溶、土洞充填效果检验
（1）溶洞、土洞充填效果检查：通常采用压水试验，即用高压方式把水压入钻孔，根据岩体吸水量计算了解岩体裂隙发育情况和透水性的一种原位试验，以检查已填充完成溶洞及土洞的密实程度。
（2）压水试验：浆液填充前的压水试验应在裂缝冲洗后进行，先导孔应自上而下分段卡塞进行压水试验，要求将管道内水压缓缓地升至规定的试验压力并稳压30min，期间如有压力下降可注水补压，补压不得高于试验压力。注浆检查孔压水试验应在该部位注浆结束7d后进行，注浆检查孔压水试验结束后，按技术要求进行注浆封孔。注浆相对透水率不小于5Lu，通过检查压水试验成果及分析，辅以芯样抽取、注浆记录和测试成果等综合评定其质量。注浆检查孔的数量应为注浆孔总数的10%。
3.2注浆加固效果检查
（1）固结状态。按土层取样方式进行取样，样品“完整、不破碎”表明固结效果较好；样品“松散”“碎块状”分别表明固结效果“差”“较差”。
（2）固结强度。采用标贯法，检测土体的固结强度，检测结果分优、合格及不合格三种，具体检测方式如下：①采用现场钻孔抽取芯样检测法，先在现场进行芯样提取，后对提取芯样进行抗压试验，并要求测无侧限抗压强度≥0.2MPa（28d）。②采用随机原位标贯试验，在岩土原来所处的位置上或基本上在原位状态和应力条件下对岩土性质进行的检测。检测标贯击数应不小于10击。③按1/100孔数进行抽查，且不小于3点，并要求每个溶洞必须检测一次；采用现场钻孔抽取芯样检测法，并进行抗压试验，要求无侧限抗压强度≥0.2MPa。待单元工程填充工作完成后7d后方可进行压水检查。
4结束语
综上所述，溶洞处理区域内应注重溶洞边界探测方式及溶洞的结构，高效的探测方式可以缩短处理的工期、提高工作效率、节省工程费用。施工时应严密监测，若发现溶洞相关资料与设计描述不符，应及时将情况反馈设计单位和业主单位，及时优化方案，确保溶洞处理工作顺利进行。
作者：马永刚 单位：中交一公局厦门工程有限公司
