一種巖溶強烈發(fā)育地區(qū)地鐵深基坑三維處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種巖溶強烈發(fā)育地區(qū)地鐵深基坑三維處理方法，包括溶洞/土洞處理、止水帷幕、分區(qū)注漿和封底注漿步驟。本發(fā)明的三維立體施工方法保證基坑施工安全和地鐵運營安全、難度小，費用低，工期短，在國內外尚屬首例。施工組織便利，施工工序科學，安全可靠。避免了圍護結構在施工時產生坍塌和基坑在高水頭巖溶承壓水作用下發(fā)生突涌的風險，提高了地基抗巖溶局部坍塌的能力、車站結構的安全性和地鐵運營的安全性。適用與地鐵深基坑巖溶處理施工。
【專利說明】
一種巖溶強烈發(fā)育地區(qū)地鐵深基坑三維處理方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種基坑的施工方法，尤其是巖溶強烈發(fā)育地區(qū)地鐵深基坑的施工方法。
【背景技術】
[0002]南寧市軌道交通2號線工程石子塘站采用地下兩層單柱雙跨箱型框架結構，明挖法施工。車站基坑總長209.8m，車站頂板覆土厚度約3.5m，標準段基坑寬19.7m，深約18m?；訃o結構采用01000_@1300鉆孔灌注粧+內支撐的支護形式。巖溶專項及補充勘察遇洞率30.2%，線巖溶率3.8?42.9%，屬巖溶強烈發(fā)育。溶洞高0.60?6.10m，一般充填軟?流塑狀粘性土，混不等量砂?；蚪恰⑺槭?。
[0003]根據(jù)以往工程實例，車站地層中溶洞、土洞發(fā)育較強烈，可在短時間內誘發(fā)地面坍塌，對地基的均勻性和穩(wěn)定性產生不良影響，且溶洞充填物工程性質差，車站原始地基承載力低。車站在巖溶地層施工不僅要保證施工本身的安全，而且還要考慮施工中可能發(fā)生的地面沉降引起的工程周邊地面建筑物開裂等難以避免的風險對城市運作、周邊居民生活的影響;此外，還應規(guī)避基坑開挖過程中高水頭巖溶水突涌，以及溶洞/土洞對地鐵運營安全的影響等風險。目前，國內外對于城市地鐵車站深基坑在強烈?guī)r溶發(fā)育區(qū)的施工實例較少，尚無成熟的技術經驗可循，探索行之有效的巖溶強烈發(fā)育地區(qū)地鐵基坑處理方法勢在必行。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了確保了車站基坑圍護結構施工時不發(fā)生坍塌事故，避免了基坑開挖過程中突涌水的風險，增加了運營時車站結構的安全性，提供一種巖溶強烈發(fā)育地區(qū)地鐵深基坑三維處理方法，采用了溶洞/ 土洞處理+止水帷幕+分區(qū)注漿+封底注漿的三維立體施工方法。
[0005]為達上述目的，本發(fā)明的技術方案為:
一種巖溶強烈發(fā)育地區(qū)地鐵深基坑三維處理方法，其特征在于:
采用了溶洞/ 土洞處理、止水帷幕、分區(qū)注漿和封底注漿的三維立體施工方法。
[0006]所述的溶洞/土洞處理為:在基坑開挖前對基坑周邊5m范圍內及基坑底以下1m范圍內的溶洞/ 土洞，采用填充加固的方式進行預處理。
[0007]所述的止水帷幕為:為隔絕巖溶水從基坑周邊的侵入，基坑開挖之前，在圍護結構外側采用袖閥管注漿方式，對圍護粧之間的空隙進行封堵形成止水帷幕;注漿深度在底板以下10m。
[0008]所述的分區(qū)注漿為:在封底注漿施工前沿基坑縱向每隔30m設置一道隔水墻，分區(qū)袖閥管注漿深度深入底板以下10m。
[0009]所述的封底注漿為:在基坑開挖前對基坑底部以下5m范圍內的土體進行預注漿封堵加固。
[0010]本發(fā)明在巖溶強烈發(fā)育地區(qū)地鐵的基坑主要采用了溶洞/土洞處理+止水帷幕+分區(qū)注漿+封底注漿的三維立體施工方法，與現(xiàn)有巖溶處理方法相比具有以下特點和有益效果:
首先，本發(fā)明采用了溶洞/ 土洞處理+止水帷幕+分區(qū)注漿+封底注漿的巖溶及其巖溶水處理方法，在基坑內形成一道不受巖溶及其巖溶水影響的立體三維帷幕結構，保證基坑施工安全和地鐵運營安全。該方法施工難度小，費用低，工期短，在國內外尚屬首例，為后續(xù)地鐵基坑巖溶及其巖溶水處理提供了新的借鑒經驗；
其次，本發(fā)明施工組織便利，施工工序科學，安全可靠。
[0011]再者，本發(fā)明避免了圍護結構在施工時產生坍塌和基坑在高水頭巖溶承壓水作用下發(fā)生突涌的風險。
[0012]另外，本發(fā)明可預防溶洞在地下水作用下迅速發(fā)展的風險，減小后期運營的風險。
[0013]最后，本發(fā)明可預防未查明的溶洞、巖溶通道在基坑開挖時的突、涌水對基坑及周邊建、構筑物的破壞，避免基坑開挖過程中巖溶水灌入地鐵車站，提高地基抗巖溶局部坍塌的能力，提高了車站結構的安全性和地鐵運營的安全性。
[0014]本發(fā)明可廣泛應用與地鐵深基坑巖溶處理施工。
【附圖說明】
[0015]圖1是地鐵車站深基坑處理平面結構示意圖；
圖2是圖1沿A-A線剖視的結構示意圖；
在圖中，主體圍護粧I，裂隙發(fā)育一般區(qū)域2，止水帷幕3，帷幕注漿4，分區(qū)止水墻5，墻注漿6，裂隙發(fā)育區(qū)域封底注漿7，溶洞區(qū)8，裂隙發(fā)育區(qū)域9，裂隙發(fā)育區(qū)域帷幕注漿10，溶土洞區(qū)域注漿11，裂隙發(fā)育一般區(qū)域封底注漿12，基坑平面輪廓線13，結構邊墻14，封底注漿區(qū)域15，結構底板16，基坑底面17，地面18，第一道支撐19，頂板20，第二道支撐21，第三道支撐22。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0017]圖1所示，是地鐵車站深基坑處理平面結構示意圖，結合圖1沿A-A線剖視的結構示意圖圖2—起來看更完整和清晰。從圖中可知，一種巖溶強烈發(fā)育地區(qū)地鐵深基坑三維處理方法，其特征在于:采用了溶洞/ 土洞處理+止水帷幕+分區(qū)注漿+封底注漿的三維立體施工方法。
[0018]所述溶洞/土洞是在基坑開挖前，基坑平面輪廓線13外側5m范圍內及基坑底面17以下1m范圍內的溶洞區(qū)8采用填充加固的方式進行預處理。
[0019]所述止水帷幕是指在基坑開挖前，在基坑平面輪廓線13外側采用鉆孔帷幕注漿4的方式，并對粧之間的裂隙進行封堵構成止水帷幕3。止水帷幕3的注漿4深度至基坑底面17以下10m。
[0020]所述分區(qū)注漿是指在封底注漿區(qū)域15封底注漿施工前，沿基坑縱向每隔30m設置一道分區(qū)止水墻5，分區(qū)止水墻5包括分區(qū)袖閥管墻注漿6構成。區(qū)袖閥管墻注漿6注漿深度深入底板以下10m。
[0021]所述封底注漿是指在基坑開挖前對基坑底面17以下5m范圍內的土體進行預注漿加固。
[0022]圖2所示，基坑通過溶洞/土洞處理+止水帷幕+分區(qū)注漿+封底注漿的三維立體施工方法，采用鉆孔灌注粧加內支撐的支護形式，從地面18開始往下依序設有:第一道支撐19、頂板20、第二道支撐21、第三道支撐22、結構底板16和封底注漿區(qū)域15;其中，內支撐采用三道支撐，第一道支撐19為鋼筋混凝土結構，第二道支撐21與第三道支撐22為直徑609mm、壁厚16mm的鋼支撐。主體結構為地下兩層箱型框架結構，結構底板16、邊墻14、頂板20均為鋼筋混凝土結構。
[0023]一種巖溶強烈發(fā)育地區(qū)地鐵深基坑三維處理方法，具體施工步驟如下:
步驟一，為保證基坑安全和地鐵運營安全，對地鐵車站基坑結構底板16以下10m，以及基坑平面輪廓線13外5m范圍內溶洞區(qū)8的溶洞/ 土洞進行處理。處理方案包括半填充、無填充溶(土)洞應充填砂礫、碎石后進行溶土洞區(qū)域注漿11;對于流塑、軟塑狀粘性土全填充溶(土)洞采用注漿充填處理。
[0024]步驟二，為隔絕巖溶水從基坑外周邊的侵入，止水帷幕3采用粧間袖閥管帷幕注漿4。在基坑周邊裂隙發(fā)育區(qū)9采用Φ 108@1300πιπι+Φ 10802000mm雙排袖閥管做裂隙發(fā)育區(qū)域帷幕注漿10，在裂隙發(fā)育一般區(qū)2域采用Φ 10801300mm單排袖閥管作裂隙發(fā)育一般區(qū)域封底注漿12，粧間注漿應根據(jù)實際粧間距進行調整，確保止水效果。止水帷幕3的帷幕注漿4注漿深度在結構底板16以下10m。
[0025]步驟三，為實現(xiàn)分區(qū)處理與分區(qū)保護，減小巖溶水突涌風險，沿車站基坑縱向通過墻注漿6建立分區(qū)止水墻5，兩分區(qū)止水墻5間距為30m，分區(qū)袖閥管墻注漿6的注漿深度深入結構底板16或基坑底面17以下10m，注漿孔間距為2.0m。
[0026]步驟四，為防止基坑在高巖溶承壓水的作用下發(fā)生突涌，在結構底板16或基坑底面17下面的封底注漿區(qū)域15進行封底注漿加固。封底注漿采用袖閥管注漿，梅花形布置，注漿孔間距在基坑底板處裂隙發(fā)育區(qū)9為4m，如圖中的裂隙發(fā)育區(qū)域封底注漿7，裂隙發(fā)育一般區(qū)域為6m，如圖中的裂隙發(fā)育一般區(qū)域封底注漿12。孔深為基坑底面17以下5m。
[0027]步驟五，溶洞/土洞處理檢測方法:針對每個溶洞/土洞采用鉆孔抽芯法檢測，查看注漿體是否連續(xù)，并做抗壓試驗，要求28d無側限單軸抗壓強度為2 0.2MPa。采用隨機原位標貫試驗，標貫擊數(shù)應不小于10擊。
[0028]止水帷幕3及封底注漿檢測方法:注漿試驗結束28天后，檢測點的數(shù)量不應少于3處，采用動力觸探和鉆孔取芯相結合的方法。要求無側限抗壓強度為2 1.2MPa，滲透系數(shù)S10_7cm/so
[0029]在步驟一中，規(guī)模較大的溶洞應加密鉆探進一步探明巖溶的邊界，然后進行處理，以揭示到巖溶的鉆孔為基準點，沿線路方向間隔2.0m?3.0m施做一排注漿鉆孔，以基本找到洞體邊界為止，或探測至結構外5m為止。若洞體為有限邊界，最外排孔未見洞，則該孔不需注漿，應向內收縮一孔最為邊孔，注水泥漿;若巖溶腔體較大，最外圈注漿孔注水泥水玻璃雙液漿，其余內圈孔注水泥漿單液漿;若未找到洞體邊界，在距結構外5m處施工一排注漿孔，注水泥水玻璃雙液漿為止?jié){墻，控制注漿邊界、減少注漿的范圍及注漿量。
[0030]在步驟一至四中，巖溶處理均需在基坑開挖前施做，施工前應探明管線，對管線進行必要的避讓、迀改或懸吊等處理； 在注漿過程中，應觀察相鄰注漿孔的排氣、返水、冒漿等情況，若周圍孔有漿液冒出，應停止注漿。12小時后重新注漿。若周圍注漿孔沒有反應，且注漿量過大并超過本身的容積時，應采用“間歇定量分序注漿法”進行注漿，以控制漿液流失過大。中央?yún)^(qū)域注漿孔應跳躍施工，以防止跑漿，竄漿現(xiàn)象。
[0031 ] 在所述步驟二中，水泥漿的水灰比=0.8:1?1:1，注漿壓力控制在0.4?I.0MPa，注漿速度30?70L/min，注漿壓力達到1.2Mpa并穩(wěn)壓10分鐘可終止注漿。
[0032]在所述步驟三和四中，所注雙液漿混合后，現(xiàn)場試驗失去可栗性的時間約為60秒，注漿壓力控制在0.2?0.8MPa，注漿速度30?70L/min，注漿壓力達到0.6?0.8Mpa并穩(wěn)壓10分鐘可終止注漿。
[0033]在所述步驟五中，溶洞/土洞檢測數(shù)量為注漿孔數(shù)量的1%，且每個溶洞、土洞檢測數(shù)量不少于3處，檢測時要求洞內全填充，達不到要求應補充注漿。
【主權項】
1.一種巖溶強烈發(fā)育地區(qū)地鐵深基坑三維處理方法，其特征在于: 采用了溶洞/ 土洞處理、止水帷幕、分區(qū)注漿和封底注漿的三維立體施工方法。2.根據(jù)權利要求1所述的三維處理方法，其特征的于: 所述的溶洞/土洞處理為:在基坑開挖前對基坑周邊5m范圍內及基坑底以下1m范圍內的溶洞/ 土洞，采用填充加固的方式進行預處理。3.根據(jù)權利要求1所述的三維處理方法，其特征的于: 所述的止水帷幕為:為隔絕巖溶水從基坑周邊的侵入，基坑開挖之前，在圍護結構外側采用袖閥管注漿方式，對圍護粧之間的空隙進行封堵形成止水帷幕;注漿深度在底板以下1m04.根據(jù)權利要求1所述的三維處理方法，其特征的于: 所述的分區(qū)注漿為:在封底注漿施工前沿基坑縱向每隔30m設置一道隔水墻，分區(qū)袖閥管注漿深度深入底板以下I Om。5.根據(jù)權利要求1所述的三維處理方法，其特征的于: 封底注漿，在基坑開挖前對基坑底部以下5m范圍內的土體進行預注漿封堵加固。6.根據(jù)權利要求1所述的三維處理方法，其特征的于施工步驟如下: 步驟一，為保證基坑安全和地鐵運營安全，對地鐵車站基坑結構底板以下10m，以及基坑平面輪廓線外5m范圍內溶洞區(qū)的溶洞/ 土洞進行處理。處理方案包括半填充、無填充溶土洞應充填砂礫、碎石后進行溶土洞區(qū)域注漿;對于流塑、軟塑狀粘性土全填充溶土洞采用注漿充填處理。 步驟二，為隔絕巖溶水從基坑外周邊的侵入，止水帷幕采用粧間袖閥管帷幕注漿。在基坑周邊裂隙發(fā)育區(qū)采用Φ 108@1300πιπι+Φ 10802000mm雙排袖閥管作裂隙發(fā)育區(qū)域帷幕注漿，在裂隙發(fā)育一般區(qū)域采用Φ 10801300mm單排袖閥管作裂隙發(fā)育一般區(qū)域封底注漿，粧間注漿應根據(jù)實際粧間距進行調整，確保止水效果。止水帷幕3的帷幕注漿，注漿深度在結構底板以下10m。 步驟三，為實現(xiàn)分區(qū)處理與分區(qū)保護，減小巖溶水突涌風險，沿車站基坑縱向通過墻注漿建立分區(qū)止水墻，兩分區(qū)止水墻間距為30m，分區(qū)袖閥管墻注漿6的注漿深度深入結構底板或基坑底面以下10m，注漿孔間距為2.0m。 步驟四，為防止基坑在高巖溶承壓水的作用下發(fā)生突涌，在結構底板或基坑底面下面的封底注漿區(qū)域進行封底注漿加固。封底注漿采用袖閥管注漿，梅花形布置，注漿孔間距在基坑底板處裂隙發(fā)育區(qū)為4m，如圖中的裂隙發(fā)育區(qū)域封底注漿，裂隙發(fā)育一般區(qū)域為6m，如圖中的裂隙發(fā)育一般區(qū)域封底注漿。孔深為基坑底面以下5m。 步驟五，溶洞/土洞處理檢測方法:針對每個溶洞/土洞采用鉆孔抽芯法檢測，查看注漿體是否連續(xù)，并做抗壓試驗，要求28d無側限單軸抗壓強度為20.2MPa。采用隨機原位標貫試驗，標貫擊數(shù)應不小于10擊。7.根據(jù)權利要求6所述的三維處理方法，其特征的于: 止水帷幕及封底注漿檢測方法:注漿試驗結束28天后，檢測點的數(shù)量不應少于3處，采用動力觸探和鉆孔取芯相結合的方法。要求無側限抗壓強度為2 1.2MPa，滲透系數(shù)SlO-7cm/sο8.根據(jù)權利要求6所述的三維處理方法，其特征的于: 在所述步驟二中，水泥漿的水灰比=0.8:1?1:1，注漿壓力控制在0.4?1.0MPa，注漿速度30?70L/min，注漿壓力達到1.2Mpa并穩(wěn)壓10分鐘可終止注漿。9.根據(jù)權利要求6所述的三維處理方法，其特征的于: 在所述步驟三和四中，所注雙液漿混合后，現(xiàn)場試驗失去可栗性的時間約為60秒，注漿壓力控制在0.2?0.8MPa，注漿速度30?70L/min，注漿壓力達到0.6?0.8Mpa并穩(wěn)壓10分鐘可終止注漿。10.根據(jù)權利要求6所述的三維處理方法，其特征的于: 在所述步驟五中，溶洞/土洞檢測數(shù)量為注漿孔數(shù)量的1%，且每個溶洞、土洞檢測數(shù)量不少于3處，檢測時要求洞內全填充，達不到要求應補充注漿。
【文檔編號】E02D19/18GK105862722SQ201610212229
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】呂波, 楊宸, 何翔, 鄧少聞, 楊鋼鋒
【申請人】中建交通建設集團有限公司, 中建交通建設集團有限公司廣西分公司