一种岩溶强烈发育地区地铁深基坑三维处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种岩溶强烈发育地区地铁深基坑三维处理方法，包括溶洞/土洞处理、止水帷幕、分区注浆和封底注浆步骤。本发明的三维立体施工方法保证基坑施工安全和地铁运营安全、难度小，费用低，工期短，在国内外尚属首例。施工组织便利，施工工序科学，安全可靠。避免了围护结构在施工时产生坍塌和基坑在高水头岩溶承压水作用下发生突涌的风险，提高了地基抗岩溶局部坍塌的能力、车站结构的安全性和地铁运营的安全性。适用与地铁深基坑岩溶处理施工。
【专利说明】
一种岩溶强烈发育地区地铁深基坑三维处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种基坑的施工方法，尤其是岩溶强烈发育地区地铁深基坑的施工方法。
【背景技术】
[0002]南宁市轨道交通2号线工程石子塘站采用地下两层单柱双跨箱型框架结构，明挖法施工。车站基坑总长209.8m，车站顶板覆土厚度约3.5m，标准段基坑宽19.7m，深约18m。基坑围护结构采用01000_@1300钻孔灌注粧+内支撑的支护形式。岩溶专项及补充勘察遇洞率30.2%，线岩溶率3.8?42.9%，属岩溶强烈发育。溶洞高0.60?6.10m，一般充填软?流塑状粘性土，混不等量砂粒或角、碎石。
[0003]根据以往工程实例，车站地层中溶洞、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。车站在岩溶地层施工不仅要保证施工本身的安全，而且还要考虑施工中可能发生的地面沉降引起的工程周边地面建筑物开裂等难以避免的风险对城市运作、周边居民生活的影响;此外，还应规避基坑开挖过程中高水头岩溶水突涌，以及溶洞/土洞对地铁运营安全的影响等风险。目前，国内外对于城市地铁车站深基坑在强烈岩溶发育区的施工实例较少，尚无成熟的技术经验可循，探索行之有效的岩溶强烈发育地区地铁基坑处理方法势在必行。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了确保了车站基坑围护结构施工时不发生坍塌事故，避免了基坑开挖过程中突涌水的风险，增加了运营时车站结构的安全性，提供一种岩溶强烈发育地区地铁深基坑三维处理方法，采用了溶洞/ 土洞处理+止水帷幕+分区注浆+封底注浆的三维立体施工方法。
[0005]为达上述目的，本发明的技术方案为:
一种岩溶强烈发育地区地铁深基坑三维处理方法，其特征在于:
采用了溶洞/ 土洞处理、止水帷幕、分区注浆和封底注浆的三维立体施工方法。
[0006]所述的溶洞/土洞处理为:在基坑开挖前对基坑周边5m范围内及基坑底以下1m范围内的溶洞/ 土洞，采用填充加固的方式进行预处理。
[0007]所述的止水帷幕为:为隔绝岩溶水从基坑周边的侵入，基坑开挖之前，在围护结构外侧采用袖阀管注浆方式，对围护粧之间的空隙进行封堵形成止水帷幕;注浆深度在底板以下10m。
[0008]所述的分区注浆为:在封底注浆施工前沿基坑纵向每隔30m设置一道隔水墙，分区袖阀管注浆深度深入底板以下10m。
[0009]所述的封底注浆为:在基坑开挖前对基坑底部以下5m范围内的土体进行预注浆封堵加固。
[0010]本发明在岩溶强烈发育地区地铁的基坑主要采用了溶洞/土洞处理+止水帷幕+分区注浆+封底注浆的三维立体施工方法，与现有岩溶处理方法相比具有以下特点和有益效果:
首先，本发明采用了溶洞/ 土洞处理+止水帷幕+分区注浆+封底注浆的岩溶及其岩溶水处理方法，在基坑内形成一道不受岩溶及其岩溶水影响的立体三维帷幕结构，保证基坑施工安全和地铁运营安全。该方法施工难度小，费用低，工期短，在国内外尚属首例，为后续地铁基坑岩溶及其岩溶水处理提供了新的借鉴经验；
其次，本发明施工组织便利，施工工序科学，安全可靠。
[0011]再者，本发明避免了围护结构在施工时产生坍塌和基坑在高水头岩溶承压水作用下发生突涌的风险。
[0012]另外，本发明可预防溶洞在地下水作用下迅速发展的风险，减小后期运营的风险。
[0013]最后，本发明可预防未查明的溶洞、岩溶通道在基坑开挖时的突、涌水对基坑及周边建、构筑物的破坏，避免基坑开挖过程中岩溶水灌入地铁车站，提高地基抗岩溶局部坍塌的能力，提高了车站结构的安全性和地铁运营的安全性。
[0014]本发明可广泛应用与地铁深基坑岩溶处理施工。
【附图说明】
[0015]图1是地铁车站深基坑处理平面结构示意图；
图2是图1沿A-A线剖视的结构示意图；
在图中，主体围护粧I，裂隙发育一般区域2，止水帷幕3，帷幕注浆4，分区止水墙5，墙注浆6，裂隙发育区域封底注浆7，溶洞区8，裂隙发育区域9，裂隙发育区域帷幕注浆10，溶土洞区域注浆11，裂隙发育一般区域封底注浆12，基坑平面轮廓线13，结构边墙14，封底注浆区域15，结构底板16，基坑底面17，地面18，第一道支撑19，顶板20，第二道支撑21，第三道支撑22。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0017]图1所示，是地铁车站深基坑处理平面结构示意图，结合图1沿A-A线剖视的结构示意图图2—起来看更完整和清晰。从图中可知，一种岩溶强烈发育地区地铁深基坑三维处理方法，其特征在于:采用了溶洞/ 土洞处理+止水帷幕+分区注浆+封底注浆的三维立体施工方法。
[0018]所述溶洞/土洞是在基坑开挖前，基坑平面轮廓线13外侧5m范围内及基坑底面17以下1m范围内的溶洞区8采用填充加固的方式进行预处理。
[0019]所述止水帷幕是指在基坑开挖前，在基坑平面轮廓线13外侧采用钻孔帷幕注浆4的方式，并对粧之间的裂隙进行封堵构成止水帷幕3。止水帷幕3的注浆4深度至基坑底面17以下10m。
[0020]所述分区注浆是指在封底注浆区域15封底注浆施工前，沿基坑纵向每隔30m设置一道分区止水墙5，分区止水墙5包括分区袖阀管墙注浆6构成。区袖阀管墙注浆6注浆深度深入底板以下10m。
[0021]所述封底注浆是指在基坑开挖前对基坑底面17以下5m范围内的土体进行预注浆加固。
[0022]图2所示，基坑通过溶洞/土洞处理+止水帷幕+分区注浆+封底注浆的三维立体施工方法，采用钻孔灌注粧加内支撑的支护形式，从地面18开始往下依序设有:第一道支撑19、顶板20、第二道支撑21、第三道支撑22、结构底板16和封底注浆区域15;其中，内支撑采用三道支撑，第一道支撑19为钢筋混凝土结构，第二道支撑21与第三道支撑22为直径609mm、壁厚16mm的钢支撑。主体结构为地下两层箱型框架结构，结构底板16、边墙14、顶板20均为钢筋混凝土结构。
[0023]一种岩溶强烈发育地区地铁深基坑三维处理方法，具体施工步骤如下:
步骤一，为保证基坑安全和地铁运营安全，对地铁车站基坑结构底板16以下10m，以及基坑平面轮廓线13外5m范围内溶洞区8的溶洞/ 土洞进行处理。处理方案包括半填充、无填充溶(土)洞应充填砂砾、碎石后进行溶土洞区域注浆11;对于流塑、软塑状粘性土全填充溶(土)洞采用注浆充填处理。
[0024]步骤二，为隔绝岩溶水从基坑外周边的侵入，止水帷幕3采用粧间袖阀管帷幕注浆4。在基坑周边裂隙发育区9采用Φ 108@1300πιπι+Φ 10802000mm双排袖阀管做裂隙发育区域帷幕注浆10，在裂隙发育一般区2域采用Φ 10801300mm单排袖阀管作裂隙发育一般区域封底注浆12，粧间注浆应根据实际粧间距进行调整，确保止水效果。止水帷幕3的帷幕注浆4注浆深度在结构底板16以下10m。
[0025]步骤三，为实现分区处理与分区保护，减小岩溶水突涌风险，沿车站基坑纵向通过墙注浆6建立分区止水墙5，两分区止水墙5间距为30m，分区袖阀管墙注浆6的注浆深度深入结构底板16或基坑底面17以下10m，注浆孔间距为2.0m。
[0026]步骤四，为防止基坑在高岩溶承压水的作用下发生突涌，在结构底板16或基坑底面17下面的封底注浆区域15进行封底注浆加固。封底注浆采用袖阀管注浆，梅花形布置，注浆孔间距在基坑底板处裂隙发育区9为4m，如图中的裂隙发育区域封底注浆7，裂隙发育一般区域为6m，如图中的裂隙发育一般区域封底注浆12。孔深为基坑底面17以下5m。
[0027]步骤五，溶洞/土洞处理检测方法:针对每个溶洞/土洞采用钻孔抽芯法检测，查看注浆体是否连续，并做抗压试验，要求28d无侧限单轴抗压强度为2 0.2MPa。采用随机原位标贯试验，标贯击数应不小于10击。
[0028]止水帷幕3及封底注浆检测方法:注浆试验结束28天后，检测点的数量不应少于3处，采用动力触探和钻孔取芯相结合的方法。要求无侧限抗压强度为2 1.2MPa，渗透系数S10_7cm/so
[0029]在步骤一中，规模较大的溶洞应加密钻探进一步探明岩溶的边界，然后进行处理，以揭示到岩溶的钻孔为基准点，沿线路方向间隔2.0m?3.0m施做一排注浆钻孔，以基本找到洞体边界为止，或探测至结构外5m为止。若洞体为有限边界，最外排孔未见洞，则该孔不需注浆，应向内收缩一孔最为边孔，注水泥浆;若岩溶腔体较大，最外圈注浆孔注水泥水玻璃双液浆，其余内圈孔注水泥浆单液浆;若未找到洞体边界，在距结构外5m处施工一排注浆孔，注水泥水玻璃双液浆为止浆墙，控制注浆边界、减少注浆的范围及注浆量。
[0030]在步骤一至四中，岩溶处理均需在基坑开挖前施做，施工前应探明管线，对管线进行必要的避让、迀改或悬吊等处理； 在注浆过程中，应观察相邻注浆孔的排气、返水、冒浆等情况，若周围孔有浆液冒出，应停止注浆。12小时后重新注浆。若周围注浆孔没有反应，且注浆量过大并超过本身的容积时，应采用“间歇定量分序注浆法”进行注浆，以控制浆液流失过大。中央区域注浆孔应跳跃施工，以防止跑浆，窜浆现象。
[0031 ] 在所述步骤二中，水泥浆的水灰比=0.8:1?1:1，注浆压力控制在0.4?I.0MPa，注浆速度30?70L/min，注浆压力达到1.2Mpa并稳压10分钟可终止注浆。
[0032]在所述步骤三和四中，所注双液浆混合后，现场试验失去可栗性的时间约为60秒，注浆压力控制在0.2?0.8MPa，注浆速度30?70L/min，注浆压力达到0.6?0.8Mpa并稳压10分钟可终止注浆。
[0033]在所述步骤五中，溶洞/土洞检测数量为注浆孔数量的1%，且每个溶洞、土洞检测数量不少于3处，检测时要求洞内全填充，达不到要求应补充注浆。
【主权项】
1.一种岩溶强烈发育地区地铁深基坑三维处理方法，其特征在于: 采用了溶洞/ 土洞处理、止水帷幕、分区注浆和封底注浆的三维立体施工方法。2.根据权利要求1所述的三维处理方法，其特征的于: 所述的溶洞/土洞处理为:在基坑开挖前对基坑周边5m范围内及基坑底以下1m范围内的溶洞/ 土洞，采用填充加固的方式进行预处理。3.根据权利要求1所述的三维处理方法，其特征的于: 所述的止水帷幕为:为隔绝岩溶水从基坑周边的侵入，基坑开挖之前，在围护结构外侧采用袖阀管注浆方式，对围护粧之间的空隙进行封堵形成止水帷幕;注浆深度在底板以下1m04.根据权利要求1所述的三维处理方法，其特征的于: 所述的分区注浆为:在封底注浆施工前沿基坑纵向每隔30m设置一道隔水墙，分区袖阀管注浆深度深入底板以下I Om。5.根据权利要求1所述的三维处理方法，其特征的于: 封底注浆，在基坑开挖前对基坑底部以下5m范围内的土体进行预注浆封堵加固。6.根据权利要求1所述的三维处理方法，其特征的于施工步骤如下: 步骤一，为保证基坑安全和地铁运营安全，对地铁车站基坑结构底板以下10m，以及基坑平面轮廓线外5m范围内溶洞区的溶洞/ 土洞进行处理。处理方案包括半填充、无填充溶土洞应充填砂砾、碎石后进行溶土洞区域注浆;对于流塑、软塑状粘性土全填充溶土洞采用注浆充填处理。 步骤二，为隔绝岩溶水从基坑外周边的侵入，止水帷幕采用粧间袖阀管帷幕注浆。在基坑周边裂隙发育区采用Φ 108@1300πιπι+Φ 10802000mm双排袖阀管作裂隙发育区域帷幕注浆，在裂隙发育一般区域采用Φ 10801300mm单排袖阀管作裂隙发育一般区域封底注浆，粧间注浆应根据实际粧间距进行调整，确保止水效果。止水帷幕3的帷幕注浆，注浆深度在结构底板以下10m。 步骤三，为实现分区处理与分区保护，减小岩溶水突涌风险，沿车站基坑纵向通过墙注浆建立分区止水墙，两分区止水墙间距为30m，分区袖阀管墙注浆6的注浆深度深入结构底板或基坑底面以下10m，注浆孔间距为2.0m。 步骤四，为防止基坑在高岩溶承压水的作用下发生突涌，在结构底板或基坑底面下面的封底注浆区域进行封底注浆加固。封底注浆采用袖阀管注浆，梅花形布置，注浆孔间距在基坑底板处裂隙发育区为4m，如图中的裂隙发育区域封底注浆，裂隙发育一般区域为6m，如图中的裂隙发育一般区域封底注浆。孔深为基坑底面以下5m。 步骤五，溶洞/土洞处理检测方法:针对每个溶洞/土洞采用钻孔抽芯法检测，查看注浆体是否连续，并做抗压试验，要求28d无侧限单轴抗压强度为20.2MPa。采用随机原位标贯试验，标贯击数应不小于10击。7.根据权利要求6所述的三维处理方法，其特征的于: 止水帷幕及封底注浆检测方法:注浆试验结束28天后，检测点的数量不应少于3处，采用动力触探和钻孔取芯相结合的方法。要求无侧限抗压强度为2 1.2MPa，渗透系数SlO-7cm/sο8.根据权利要求6所述的三维处理方法，其特征的于: 在所述步骤二中，水泥浆的水灰比=0.8:1?1:1，注浆压力控制在0.4?1.0MPa，注浆速度30?70L/min，注浆压力达到1.2Mpa并稳压10分钟可终止注浆。9.根据权利要求6所述的三维处理方法，其特征的于: 在所述步骤三和四中，所注双液浆混合后，现场试验失去可栗性的时间约为60秒，注浆压力控制在0.2?0.8MPa，注浆速度30?70L/min，注浆压力达到0.6?0.8Mpa并稳压10分钟可终止注浆。10.根据权利要求6所述的三维处理方法，其特征的于: 在所述步骤五中，溶洞/土洞检测数量为注浆孔数量的1%，且每个溶洞、土洞检测数量不少于3处，检测时要求洞内全填充，达不到要求应补充注浆。
【文档编号】E02D19/18GK105862722SQ201610212229
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】吕波, 杨宸, 何翔, 邓少闻, 杨钢锋
【申请人】中建交通建设集团有限公司, 中建交通建设集团有限公司广西分公司