岩溶区地铁隧道的溶洞超前探测及处治

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1、专业知识分享版摘要:以正在施工的大连地铁2号线(松江路站～东纬路站)暗挖区间工程为例，介绍了暗挖爆破法穿越富水岩溶区、溶洞发育区域时的施工工序流程和超前地质预报手段。利用地质补勘钻孔、超高密度电法跨孔电阻率CT探测、洞内超前探孔等技术手段详细探明溶洞发育位置、形态，通过洞内与地表相结合的处理方式消除或减小溶洞对暗挖施工的影响。超前地质预报手段与施工工序流程的成功应用，为类似环境下城市地铁施工提供参考及借鉴意义。关键词:暗挖爆破施工;富水岩溶区;地质补勘;高密度电法;超前探孔1工程概况大连地铁一期工程207标段包含一站两区间，分别为松江路站～东纬路站区间、东纬路站、东纬路站～春

2、光街站区间，线路全长2568m，全部采用暗挖法施工。设计阶段地质勘察报告、施工过程中进行的地质补堪钻孔资料表明，松江路站～东纬路站区间段钻孔遇洞率55%，该区间岩溶发育程度为中等发育。岩溶分布于全线段、发育数量多、大小岩溶构造形态均有发育、垂向分带规律不明显，多数岩溶呈充填或半充填状况。岩面起伏变化大，岩层浅部溶沟、溶槽、溶隙及溶洞等发育强烈，岩层中溶洞存在串珠状分布的特点。岩溶主要分布于场区内泥灰岩中。勘察中揭露溶洞(层号为瑏瑤1)，揭露洞高0．30～13．50m，揭露洞顶标高1．95～27．70m，揭露洞底标高12．22～23．70m，揭露洞顶埋深11．20～37．00

3、m。大部分溶洞侵入隧道结构范围内，部分位于结构底板下方及结构顶板上方，溶洞充填物为粘土、红粘土及灰岩碎屑，溶洞上部与含卵石碎石土、粘土接触，施工过程中极有可能发生涌水、突泥、塌方及地表塌陷等情况，对暗挖施工影响很大。2溶洞位置超前探测2．1高密度电法+地质雷达法高密度电法和地质雷达法均可用于探测断层、溶洞和空洞、富水带等不良地质体，蓝色区域代表低电阻介质，红色区域代表高阻介质，其他区域为介于高阻与低阻之间介质。受接受线体影响，高密度电法适用于人行道处，在跨路段一般采用地质雷达法。主要优点是时间短、速度快。高密度电法是指通过电极阵列排列方式来观测人工建立的地下稳定电流场的分布规

4、律，进而可以实现目标体探测的一种电阻率法。主要采用国产WDA-1直流电法仪，布点距离4m，高密度电法探测成果图为视电阻率等值线断面图。地质雷达法是利用高频电磁波束的反射来探测地质目标的一种电磁类地球物理方法。地质雷达SIR-3000利用超高频电磁波探测地下介质分布，根据介质电性差异的反射影像特征即可再现地下介质的分布形态。高密度电法和地质雷达法形成的成果分别见图1和图2。使命：加速中国职业化进程联系电话：0755-86153458专业知识分享版2．2地质钻孔+地质CT地质钻孔是地质补勘手段，钻探使用XY-100型钻机，采用冲击加回转及套管、泥浆护壁、合金与金刚石相结合的钻进方

5、法。岩芯按顺序放于岩芯箱内，及时鉴定、记录，并用数码相机逐孔逐箱拍摄记录。勘探孔沿岩溶发育区段左右线隧道两侧，隧道外边线外侧3～4m和左右线隧道中间，布置3条勘探线，沿勘探线按纵向间距6m布置钻孔，勘探孔深度钻至地铁隧道底板下6m。地质CT是一种超高密度电法，是一种电阻率层析成像技术，原理同高密度电法，但比常规高密度电法省时［1］。采用的仪器是FlashRES64多通道超高密度地面/井地/井井直流电法勘探系统，测线方向主要是横切地铁走向，利用位于地铁两边的钻孔开展跨孔电阻率CT探测，有效宽度为25m。跨孔电阻率CT探测时，两个钻孔中分别放入两根带有32个电极的电缆，电极间距为

6、1使命：加速中国职业化进程联系电话：0755-86153458专业知识分享版m，根据钻孔的深度，可选择参与数据采集所需电极的数量，布设井下电极阵，进而观测跨孔间的电流、电压数据，最后反演获得两井之间的电阻率分布断面图。地质钻孔及地质CT两种地质探测方法形成的成果互补后见图3。2．3洞内探测方法地质补勘钻孔岩芯揭示了隧道埋深范围内岩溶发育情况，跨孔电阻率CT探测成像剖面图可直观显示出岩土交接及溶洞发育位置。地质补勘钻孔间距为6～10m，为准确探测隧道开挖范围内溶洞、溶沟(槽)、软弱夹层、富水带等强溶蚀带的分布情况，在地质补勘钻孔间距内进行洞内超前探测。利用现有施工机具设备YT-

7、28风枪在洞内进行超前探孔，在掌子面沿掘进方向打设5个探孔，探孔深6m，可跨越地质补勘钻孔间距。探孔打设过程中详细记录钻进过程中钻杆进度、回浆颜色、突进或卡钻、有无突水等其它情况，以此来判定开挖面前方6m范围内围岩详细地质情况，更好的来指导爆破施工。3溶洞的处治技术依据地质补勘、高密度电法、洞内超前探孔所取得的成果，以岩溶的状况和性质将其分为溶沟、溶槽、溶管和溶洞。根据岩溶不同的发育形态，充填物的形式，富水量的大小，现场施工中分为洞内与洞外两种处治技术［2-6］。使命：加速中国职业化进程联系电话：075