武漢地鐵巖溶勘察主要方法及重難點分析

樊永生, 張艷濤

(湖北省地質(zhì)局 武漢水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊,湖北 武漢 430051)

武漢地鐵巖溶勘察主要方法及重難點分析

樊永生, 張艷濤

(湖北省地質(zhì)局 武漢水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊,湖北 武漢 430051)

地鐵巖溶勘察有別于常規(guī)的勘察,主要在專項勘察階段進行,采用綜合地質(zhì)調(diào)查、鉆探、物探、水文地質(zhì)試驗和室內(nèi)試驗等勘察方法和勘察手段,重點查明可溶巖與非可溶巖接觸界線、巖溶發(fā)育規(guī)律、水文地質(zhì)條件、軟—流塑狀紅黏土分布特征及周邊人類工程活動等,為巖溶處理設(shè)計和施工提供依據(jù),以防止巖溶地基失穩(wěn)及巖溶塌陷對地鐵施工和運營的影響。從武漢地鐵巖溶地質(zhì)勘察工作重點與難點、應(yīng)對措施等方面進行闡述,以期對武漢地鐵巖溶工程地質(zhì)勘察工作提供理論參考。

地鐵;巖溶勘察;主要方法;重難點

隨著城市的快速發(fā)展,地鐵已成為一座城市的重要名片,而武漢地區(qū)獨特的工程地質(zhì)條件給地鐵建設(shè)帶來一定的難度,尤其是武漢主城區(qū)分布有幾條近東西向的灰?guī)r條帶,地鐵線路不可避免地多次穿越灰?guī)r條帶,存在塌陷的可能性,嚴重威脅地鐵施工和運營安全,因此對巖溶區(qū)段進行巖溶專項勘察和評價顯得十分迫切和重要。本文通過武漢地鐵巖溶專項勘察過程的一些經(jīng)驗積累來探討地鐵巖溶勘察的主要方法和重難點,供今后借鑒。

1 武漢地區(qū)工程地質(zhì)條件

1.1 地形、地貌

武漢地處江漢平原與鄂東丘陵山地的交接地帶,具明顯的丘陵—平原地形特點。主城區(qū)地形較平坦,以崗狀平原及平坦?fàn)钇皆瓰橹?總體地貌形態(tài)由剝蝕堆積壟崗區(qū)(長江Ⅲ級階地)過渡為沖洪區(qū)(長江Ⅰ級階地)。地面標高一般在21.6～26.8 m之間。

1.2 巖土結(jié)構(gòu)特征

武漢地區(qū)主城區(qū)巖土特征總體分為兩大類:第一類為長江Ⅰ級階地地貌區(qū),上部分布第四系全新統(tǒng)軟—可塑狀一般黏性土、砂性土,覆蓋層厚度一般30～60 m不等,具有典型的上土下砂的二元結(jié)構(gòu)特征;第二類為長江Ⅱ-Ⅲ級階地地貌區(qū),上部分布第四系中上更新統(tǒng)可塑—硬塑狀黏性土、碎石土,覆蓋層厚度一般12～30 m不等,下伏志留系—白堊系基巖,缺失侏羅系地層,基巖分為可溶碳酸鹽巖和非可溶碎屑巖。區(qū)內(nèi)可溶碳酸鹽巖分布于向斜的核部及兩翼,向斜核部可溶巖一般為三疊系下統(tǒng)大冶組(T1d)地層,局部分布觀音山組(T1g)及陸水河組(T2l)地層;兩翼可溶巖則由石炭系上統(tǒng)黃龍組和船山組(C2h+c)及二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q)地層組成;二者之間由二疊系上統(tǒng)及下統(tǒng)孤峰組(P2、P1g)非可溶碎屑巖條帶隔斷。

受構(gòu)造控制,武漢市城區(qū)下伏基巖走向呈近似東西向,自北向南分布有四條橫跨長江近東西—北西西向灰?guī)r(可溶碳酸鹽巖)條帶[1],其余為零星分布,見圖1。

(1) 北部:岱家山—諶家磯—蔣家墩—武漢鋼鐵公司條帶。東西長約17 km,南北寬約0.8～2.8 km。

(2) 中部:漢陽鄒家灣—十里鋪—龜山—蛇山—珞珈山—八蝶山條帶。東西長約53 km,南北寬1.5～2.0 km。

(3) 南部:蔡甸—陶家?guī)X—建港—陸家街、武泰閘—南湖—關(guān)山—豹子獬條帶。東西長約58 km,南北寬0.5～5.0 km。此帶歷年發(fā)生多次巖溶地面塌陷[2]。

(4) 主城區(qū)以南:后官湖—沌口—青菱湖—湯遜湖—佛祖嶺、余家灣—大花嶺—西壩—流芳—鴨兒湖條帶。東西長約60 km,南北寬約4.0～8.5 km。此帶歷年發(fā)生多次巖溶地面塌陷。

圖1 武漢市區(qū)碳酸鹽巖分布圖

Fig.1 Distribution map of carbonate rock in Wuhan

1.碳酸鹽巖分布區(qū);2.北部碳酸鹽巖條帶;3.中部碳酸鹽巖條帶;4.南部碳酸鹽巖條帶;5.主城區(qū)以南碳酸鹽巖條帶。

灰?guī)r條帶多埋藏于第四系覆蓋層之下,某些地段兼有碎屑巖覆埋,巖溶類型為覆蓋型或埋藏型。巖溶發(fā)育類型主要有溶隙和溶洞,發(fā)育方向和強度受層面和構(gòu)造控制,多沿陡立層面垂向呈溶隙發(fā)育,水平向連續(xù)性較差[3]?？傮w屬弱—中等發(fā)育。

已建和在建以及未來規(guī)劃的多條地鐵線路都不可避免地穿越以上灰?guī)r條帶,存在不同程度的巖溶工程地質(zhì)問題。地鐵隧洞主要從灰?guī)r淺表部通過,在地鐵施工或運營中,溶洞可能造成路基失穩(wěn)和巖溶地面塌陷等工程地質(zhì)問題。在巖溶水水位較高時,易發(fā)生突水、涌泥及隧道基坑抗浮問題。

1.3 水文地質(zhì)

武漢地區(qū)地表水體密布,水系發(fā)育。地下水類型主要有松散堆積填土層中上層滯水、第四系全新統(tǒng)砂土層中孔隙承壓水和碳酸鹽巖裂隙巖溶水,以及少量的碎屑巖裂隙孔隙水。其中第四系全新統(tǒng)砂土層中孔隙承壓水和沿江一帶一定范圍內(nèi)的碳酸鹽巖裂隙巖溶水與長江聯(lián)系較密切,與長江呈互補關(guān)系,即豐水期長江水補給地下水,枯水期地下水向長江排泄。第四系全新統(tǒng)砂土層中孔隙承壓水水量一般較大,單井涌水量與含水層厚度密切相關(guān)。

區(qū)內(nèi)覆蓋—埋藏型碳酸鹽巖裂隙巖溶水含水巖組的富水性受地層巖性、斷裂構(gòu)造和巖溶發(fā)育程度諸因素控制。本區(qū)覆蓋—埋藏型碳酸鹽巖其石炭系上統(tǒng)黃龍組與船山組、二疊系下統(tǒng)棲霞組巖性為厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、球粒狀灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r等;而三疊系下統(tǒng)以薄層灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r夾頁巖為主;據(jù)區(qū)域勘探試驗資料表明,各時代可溶碳酸鹽巖地層的富水程度有明顯的差異(詳見表1)。

區(qū)內(nèi)覆蓋—埋藏型碳酸鹽巖巖溶發(fā)育程度總的規(guī)律是隨深度的增加而減弱,即淺部的溶洞遇見率高,向深部則逐漸變低,巖溶形態(tài)以溶洞、溶孔、溶隙為主。另外該含水巖組呈近東西向長條狀與相對隔水層相間排列,由于受擠壓力的作用形成緊密褶皺,核部多為薄層灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r夾頁巖,巖溶裂隙形成的條件相對較差,富水性相對較差;而兩翼以易發(fā)育巖溶的厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主,加之淮陽山字型及新華夏構(gòu)造體系中呈近南北向展布的張性斷裂和北東、北西向展布的張扭性斷裂發(fā)育,使其巖石牽引破碎,裂隙巖溶發(fā)育強烈,構(gòu)成地下水富集的有利地段。

表1 武漢市不同時代可溶碳酸鹽巖地層單井涌水量對比表

2 巖溶勘察主要方法

基于解決地鐵施工及運營過程中存在的巖溶地面塌陷、巖溶地基失穩(wěn)、突水、涌泥及隧道基坑抗浮等巖溶工程地質(zhì)問題,巖溶勘察首先要收集分析區(qū)域性工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料,其次根據(jù)場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件,結(jié)合地鐵工程方案,選用以鉆探為主、物探為輔,結(jié)合其它方法手段綜合進行。其主要的勘察方法為綜合地質(zhì)調(diào)查、鉆探、物探、水文試驗、室內(nèi)試驗等。

2.1 綜合地質(zhì)調(diào)查

在收集區(qū)域性資料的基礎(chǔ)上,開展工程區(qū)域的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查工作,此項工作應(yīng)貫穿巖溶勘察工作的全過程。綜合地質(zhì)調(diào)查應(yīng)著重調(diào)查研究巖溶地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件,并加強調(diào)查訪問工作,為巖溶發(fā)育規(guī)律的研究、分析及勘察手段的確定提供基礎(chǔ)資料。

2.1.1 巖溶地貌

調(diào)查研究隱伏可溶巖的區(qū)域地貌,結(jié)合上部覆蓋層巖性、下伏可溶巖巖面起伏變化、巖溶形態(tài)及發(fā)育深度,確定可溶巖處于剝蝕面還是侵蝕面,最終確定巖溶的垂直分帶。

武漢地區(qū)隱伏可溶巖的侵蝕面都埋藏在河流沖積層(階地)之下,侵蝕面地勢平坦,起伏變化很小;同一地質(zhì)時期的侵蝕面會因河道變遷而形成不同高程的侵蝕臺階,最深的侵蝕面為同一地質(zhì)時期的侵蝕基準面。侵蝕面下的巖溶一般少有地表巖溶形態(tài)(溶溝、溶槽、豎向溶隙、落水洞、漏斗、豎井等)。古老的侵蝕面往往具有深部循環(huán)帶特點,巖溶不發(fā)育;后期侵蝕面,則視其侵蝕到前期侵蝕面控制的垂直分帶位置來判定其特點,若處于前期充氣帶內(nèi)則具豎向巖溶形態(tài),若處于前期水平循環(huán)帶則具水平溶洞特征。侵蝕面下巖溶的另一特點是巖溶發(fā)育深度不大,且發(fā)育深度比較不均一。

武漢地區(qū)隱伏可溶巖的剝蝕面巖面地勢起伏變化較大,其上第四系覆蓋層不具沖積層特征,多為黏性土;主要位于武漢剝蝕堆積平原地貌區(qū)。剝蝕面下的巖溶多為地表巖溶形態(tài),即溶溝、溶槽、豎向溶隙、落水洞、漏斗、豎井等;古老的剝蝕面常有深槽存在,且?guī)r溶發(fā)育深度變化較大。

由此可見,武漢地區(qū)隱伏可溶巖剝蝕面下的巖溶發(fā)育程度、深度明顯大于侵蝕面下的巖溶發(fā)育程度及深度,巖溶形態(tài)類型亦不同。

2.1.2 地層巖性

應(yīng)查明可溶巖層與非可溶巖層的分布情況,結(jié)合鉆探揭示及室內(nèi)巖石鑒定,校正下伏可溶巖層地質(zhì)界線,重點查明可溶巖層的巖溶發(fā)育情況,特別要注意起隔水作用的巖層或巖體對巖溶發(fā)育程度的影響。

2.1.3 地質(zhì)構(gòu)造

查明隱伏可溶巖巖溶的發(fā)育與褶皺、斷層、裂隙的關(guān)系,特別注意不同時期、不同性質(zhì)、不同填充情況的斷裂對巖溶發(fā)育的影響。

2.1.4 水文地質(zhì)

查明隱伏可溶巖場地段地下水的類型、性質(zhì)、埋藏條件、補給排泄關(guān)系,觀測巖溶水隨季節(jié)的變化情況。

2.1.5 調(diào)查訪問

在巖溶勘察時,要加強調(diào)查訪問工作;重點調(diào)查工程區(qū)域及其附近是否發(fā)生過巖溶地面塌陷,以及塌陷的規(guī)模、塌陷區(qū)巖土結(jié)構(gòu)特征、水文地質(zhì)條件、下伏灰?guī)r地質(zhì)時代,并對塌陷的原因予以分析,確定巖溶地面塌陷類型,判定勘察區(qū)巖溶地面塌陷的可能性。

2.2 鉆探

工程地質(zhì)鉆孔主要用于揭示地層結(jié)構(gòu)、溶洞及其充填物情況,進行孔內(nèi)原位測試,采取代表性巖土樣進行室內(nèi)試驗及化學(xué)分析,同時用于物探測試工作(如孔間電磁波CT掃描、鉆孔彩色錄像等)以及地下水位觀測,以達到一孔多用。工程地質(zhì)鉆孔一般在隧道兩側(cè)及兩隧道中間呈交叉布設(shè),孔距一般15～20 m,鉆孔布設(shè)在隧道邊緣外側(cè)2～5 m的位置;車站工程地質(zhì)鉆孔按建筑物邊線呈網(wǎng)狀布設(shè),鉆孔間距一般為20 m;孔深一般進入隧道或車站底板以下中風(fēng)化完整基巖中(≥10 m),且同時滿足CT探測要求,即鉆孔深度應(yīng)進入中風(fēng)化完整基巖中(≥25 m);當(dāng)在基巖面以下25 m的范圍外遇到溶洞或巖溶發(fā)育段時,鉆孔深度應(yīng)進入溶洞底板或巖溶發(fā)育段底部完整基巖中且≥5 m[4]。

水文地質(zhì)鉆探主要用于揭示地層結(jié)構(gòu)、溶洞及其充填物情況,并用于水文試驗及水位觀測。水文地質(zhì)鉆探孔應(yīng)布設(shè)在不同水文地質(zhì)單元或水文地質(zhì)條件復(fù)雜地段;一般應(yīng)布置成勘探線的形式,以主抽水試驗孔為中心布置1～2條觀測線;觀測孔距主抽水試驗孔初步定為8～10 m。布置一條觀測線時,垂直地下水流向布置;布置兩條觀測線時,垂直與平行地下水流向布置;對巖性變化較大的松散層或巖溶發(fā)育帶,可布置兩條觀測線,分別平行和垂直于巖性變化較大的方向或透水性強的方向布置。水文地質(zhì)試驗孔孔深以穿過主要含水層、溶洞裂隙、巖溶發(fā)育下限,以中深井、完整井型式對巖溶含水層進行分層抽水試驗;對均質(zhì)完整井抽水,觀測孔的孔深應(yīng)達到抽水孔的最大降深以下;對非完整井抽水,觀測孔的深度應(yīng)達到抽水孔抽水段的中部。一般巖溶水主抽水孔與觀測孔進入中風(fēng)化灰?guī)r一般≥20 m;對于上部分布有第四系松散層(砂層)孔隙承壓水時,應(yīng)采用完整井進行抽水,主抽水孔應(yīng)揭穿砂層進入下伏基巖且≥1 m。

2.3 物探

物探測試手段主要有電磁波CT、彈性波CT、孔內(nèi)電視錄像等。

電磁波CT測試:所有鉆孔與相鄰鉆孔之間采用布置跨孔電磁波CT剖面,沿地鐵線路形成三角網(wǎng)。電磁波CT測試剖面一般布設(shè)5條(3條沿隧道走向、2條穿插隧道左右兩側(cè)),主要是利用巖土體地球物理特征差異原理進行反演成像分析;目的是解決鉆孔間是否發(fā)育巖溶、破碎帶、溶蝕裂隙帶、溶洞的分布形態(tài)和延伸狀況以及地下隱伏的地質(zhì)構(gòu)造情況,最大限度地探測和分析圈定地鐵隧道及車站發(fā)育的巖溶異常點,了解巖溶發(fā)育空間的立體特征。

彈性波CT測試:彈性波CT測試剖面與電磁波CT測試剖面一致,其原理是基于波的傳播理論,觀測地震波穿透地質(zhì)體時的走時和能量變化,然后反演出地質(zhì)體內(nèi)部的精細結(jié)構(gòu);目的是探測鉆孔間破碎帶、溶蝕裂隙帶、溶洞等的空間位置和形態(tài)。

孔內(nèi)電視錄像:主要用于觀測了解巖體完整性,巖溶、裂隙發(fā)育情況,充填情況,地下水含水層位置,分析確定巖層產(chǎn)狀等。

在巖溶勘察中,要想取得比較滿意的效果,除應(yīng)注意各種物探方法的適用條件外,還需注意各種物探方法的綜合運用,更應(yīng)與鉆探密切配合進行,彼此互相指導(dǎo),互相補充,相互驗證。

2.4 水文試驗及水位觀測

利用水文地質(zhì)鉆探孔進行單孔或多孔抽水試驗,了解含水巖組富水性、滲透性、補排徑流關(guān)系、涌水量和動態(tài)變化規(guī)律,為車站降水與抗浮設(shè)計等提供可靠的水文地質(zhì)參數(shù),有效預(yù)防地鐵車站及隧洞施工過程中發(fā)生突水、涌泥現(xiàn)象。

武漢地區(qū)地下水按賦存或埋藏條件主要分為雜填土上層滯水、砂層孔隙水、基巖裂隙水和巖溶水四種類型。砂層孔隙水和巖溶水均具有承壓性,這二種類型地下水對地鐵建設(shè)有較大影響。

在Ⅰ級階地區(qū),砂層一般直接覆蓋在下伏基巖之上,砂層孔隙水和巖溶水有著密切的水力聯(lián)系,并與長江聯(lián)系較密切,相互間呈互補關(guān)系。通過地下水監(jiān)測、水位長期動態(tài)觀測,分析孔隙承壓水和巖溶水位動態(tài)變化規(guī)律及水力聯(lián)系。通過進行分層抽水試驗,觀測分析二者動態(tài)變化關(guān)系。

在Ⅱ、Ⅲ級階地區(qū),一般上部分布第四系中上更新統(tǒng)可塑—硬塑狀黏性土層,地下水主要為巖溶水及填土層上層滯水。對于填土層上層滯水,考慮到填土層埋藏淺,分布不連續(xù),直接接受大氣降水、地表水或城市管道滲漏補給,其動態(tài)極不穩(wěn)定,受季節(jié)性或人類工程活動影響大,可布設(shè)探坑或鉆進時采用干鉆,觀測上層滯水水位;而對于巖溶水應(yīng)采取跟管鉆進進行止水,觀測巖溶水水位。

2.5 室內(nèi)試驗

對不同地層時代灰?guī)r進行化學(xué)成分分析和礦物成分薄片鑒定,了解灰?guī)r的可溶性特征;對接觸帶附近礫巖進行礫石成分及基質(zhì)成分的化學(xué)分析,結(jié)合鉆探揭示情況分析評價礫巖發(fā)育溶洞的可能性,并予以查明。

對不同水文地質(zhì)單元的地下水取樣進行全分析,通過主要離子含量和化學(xué)類型不同對水文地質(zhì)單元的劃分予以進一步驗證,并分析地下水相互間的補排關(guān)系。

對溶洞充填物及灰?guī)r上覆紅黏土層取樣進行物理力學(xué)試驗,為設(shè)計提供基礎(chǔ)依據(jù),同時分析巖溶塌陷的可能性。

在Ⅰ級階地區(qū),還應(yīng)取砂層進行水下休止角試驗,為預(yù)測巖溶地面塌陷影響范圍和塌陷坑規(guī)模提供基本參數(shù)。

3 勘察的重難點及應(yīng)對措施

3.1 巖溶勘察重點

一是查明可溶巖與非可溶巖接觸界線;二是查明巖溶發(fā)育情況、發(fā)育規(guī)律,評價巖溶對工程和環(huán)境的影響危害程度;三是查明巖溶段水文地質(zhì)條件;四是查明軟—流塑狀紅黏土分布特征;五是查明線路周邊人類工程活動情況及其強度,分析其誘發(fā)巖溶地質(zhì)災(zāi)害的可能性及其對線路穩(wěn)定性的影響。

3.2 巖溶勘察難點

巖溶勘察難點主要有:①勘探孔位難以按設(shè)計進行施工;②容易發(fā)生孔內(nèi)事故,導(dǎo)致鉆桿、鉆具掉入孔內(nèi),影響地鐵盾構(gòu)施工;③施工安全風(fēng)險性較高;④物探具有多解性;⑤封孔質(zhì)量難以保證。

3.3 應(yīng)對措施

3.3.1 勘察重點應(yīng)對措施

(1) 準確劃分可溶巖與非可溶巖界線。鉆孔布設(shè)可先疏后密,按照垂直已知巖層走向方向10 m左右間距逐次縮小孔距探查確定界線,使劃分的界線在一定精度范圍內(nèi),查明可溶巖層的巖溶發(fā)育情況,以滿足巖溶處理要求。

(2) 巖溶發(fā)育特征及規(guī)律。采取鉆探、物探及水文地質(zhì)試驗等手段相結(jié)合,查明巖溶的分布及特征;結(jié)合地質(zhì)調(diào)查分析巖溶發(fā)育與構(gòu)造、地層巖性、結(jié)構(gòu)、厚度及不同巖性組合的關(guān)系,統(tǒng)計分析發(fā)育規(guī)律。對于鉆探揭露大型溶洞或物探解譯大型巖溶異常點(洞徑>6 m),適當(dāng)增加鉆孔及物探CT剖面進行驗證,查明大型溶洞或大型巖溶異常點的發(fā)育空間立體特征及充填情況,為巖溶處理方案提供詳細的地質(zhì)資料。

(3) 巖溶段水文地質(zhì)條件。采取水文地質(zhì)測繪、抽(提)水試驗、地下水動態(tài)觀測、連通試驗等方法查明地下水埋藏條件、補給、徑流和排泄條件、地下水標高及季節(jié)動態(tài)變化特征、涌水量大小,取得詳細水文地質(zhì)參數(shù)供設(shè)計使用,指導(dǎo)施工。

為查明不同含水層水位,應(yīng)在不同水文地質(zhì)單元布置多組長期水位監(jiān)測孔,進行分層地下水位監(jiān)測,至少觀測一個水文年,暴雨季節(jié)應(yīng)加密監(jiān)測,并將監(jiān)測結(jié)果及時提交相關(guān)單位,指導(dǎo)施工。分層抽水試驗及分層水位觀測應(yīng)對止水效果予以檢驗,確保水文參數(shù)的真實性。

(4) 紅黏土分布特征。覆蓋型巖溶地區(qū)紅黏土一般分布在灰?guī)r頂板起伏較大的溶溝、溶槽處,此處地下水相對富集,紅黏土一般呈流—軟塑狀,在地下水動力作用下易形成土洞,對地鐵施工及運營存在安全隱患。可結(jié)合詳勘揭露,初步圈定紅黏土分布范圍,在巖溶專項勘察時適當(dāng)增補勘探孔進行原位測試、取樣試驗,詳細查明紅黏土分布埋藏特征、性狀、物理力學(xué)性質(zhì),為軟弱紅黏土加固處理提供依據(jù)。

(5) 人類工程活動。近年因人類工程活動改變地質(zhì)環(huán)境條件,誘發(fā)巖溶地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)象屢屢發(fā)生。為此,應(yīng)加強勘察周邊地區(qū)既有勘察資料及歷史巖溶地面塌陷資料的收集、整理及分析,對周邊沿線工程爆破、采用錘擊、夯擊工藝的基礎(chǔ)施工、工程降水及抽采地下水等工程活動予以重點調(diào)查,分析其誘發(fā)巖溶災(zāi)害的可能性及對本工程施工及運營的影響。

3.3.2 勘察難點解決措施

(1) 孔位解決:地鐵勘察多位于城市主干道,受場地限制及地下管網(wǎng)影響,勘探孔位難以按設(shè)計施工,勘探孔需要移位,直接影響物探測試效果。為力求少移孔位,既要做到盡量減少對交通的影響,又要杜絕發(fā)生損毀地下管網(wǎng)的事故,首先勘探施工前務(wù)必收集勘察區(qū)段的地下管線圖,摸清勘探孔與地下管線的關(guān)系,其次必須逐孔進行管線探測,然后請管線權(quán)屬單位巡線員現(xiàn)場確認,確定孔位,做到盡量少移位,局部地段確實需移位的,應(yīng)結(jié)合附近已施工鉆孔合理增補少量鉆孔,形成CT測試剖面對,確保滿足CT測試間距要求。

(2) 減少孔內(nèi)事故:巖溶勘察主要針對可溶巖,巖溶發(fā)育,存在漏漿、垮塌現(xiàn)象及卡鉆、埋鉆等孔內(nèi)事故,極易造成孔內(nèi)掉入鉆桿、鉆具等障礙物,影響隧道盾構(gòu)掘進。為防止或減少孔內(nèi)事故的發(fā)生,施工前首先是對操作機班長進行針對性培訓(xùn),并成立孔內(nèi)事故應(yīng)急處理技能小組;其次是配備相對齊全的孔內(nèi)事故必備工具,出現(xiàn)事故及時處理,不斷改進勘探工藝,并及時總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗,降低孔內(nèi)事故的發(fā)生。若出現(xiàn)孔內(nèi)遺留未打撈起來的器具,應(yīng)詳細復(fù)測孔口坐標、高程,記錄遺留物種類、材質(zhì)、起止深度、直徑等數(shù)據(jù),以便施工時進行處理。

(3) 安全風(fēng)險管控:一是強化安全責(zé)任意識,執(zhí)行單孔開工驗收制;二是嚴格按道路交通管理要求設(shè)立警示牌、警示燈、反光帶;三是加強管網(wǎng)保護措施,杜絕損毀地下管網(wǎng)事故的發(fā)生;四是強化應(yīng)急處置措施,成立安全應(yīng)急處置小組;五是與各管線權(quán)屬單位及對應(yīng)搶修隊取得聯(lián)系,遇事及時處置、搶修,降低風(fēng)險及影響范圍。

(4) 物探解譯:為確保測試深度,鉆孔內(nèi)應(yīng)下直徑65～70 mmPVC保護管。武漢地鐵穿越的可溶巖有石炭系上統(tǒng)黃龍組和船山組(C2h+c),二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q),三疊系下統(tǒng)大冶組(T1d)、觀音山組(T1g)及上統(tǒng)陸水河組(T2l)灰?guī)r,巖溶發(fā)育程度存在一定差異,物探異常也具有多解性。在物探資料解譯過程中,首先根據(jù)已有鉆孔揭露的溶洞對物探異常進行符合性驗證,確定異常值;其次對一定深度范圍內(nèi)的物探異常,選擇性地布設(shè)鉆孔進行驗證,提高物探異常圈定準確率。

(5) 封孔處理:地鐵巖溶勘察勘探孔因要兼做CT測試孔,為了保證CT測試的順利進行,也為了保護測試探頭,孔內(nèi)下有PVC保護管,鉆孔必須待物探測試完成方可進行封孔。對地鐵勘察來說,封孔至關(guān)重要,可有效防止地鐵盾構(gòu)施工引起的漏漿、冒漿,另外及時封孔可減小對地面行人及車輛安全的影響,并防止地表水體下滲引起巖溶地面塌陷。為了保證封孔質(zhì)量,對所下PVC管應(yīng)盡量全部拔出,無溶洞鉆孔可以直接下注漿管從下至上全孔注水泥漿液;若揭露有溶洞,應(yīng)采用錘擊法將木塞送至溶洞頂板附近,然后下注漿管從下至上注水泥漿液,直至孔口返水泥漿;對于封完孔后因水泥漿凝固而自然塌落(一般距孔口0.30～1.20 m)的鉆孔,及時采用水泥砂漿對孔口進行二次封填密實,確保路面恢復(fù)。

4 結(jié)語

地鐵巖溶勘察是專門針對巖溶進行的專項勘察工作,目的主要是查明巖溶分布埋藏特征、發(fā)育規(guī)律、水文地質(zhì)特征等,為巖溶專項設(shè)計及巖溶處理施工提供最基礎(chǔ)的地質(zhì)依據(jù)。在專項勘察方案設(shè)計時,應(yīng)結(jié)合已有勘察資料及區(qū)域地質(zhì)資料進行充分地分析,按照巖溶發(fā)育程度和勘察重點進行分片、分段,合理投入勘察手段及工作量?？辈爝^程中,宜及時對已施工完成的鉆探、物探資料進行實時分析,視具體情況對勘測工作量予以合理適當(dāng)增減,使巖溶勘察工作既經(jīng)濟合理,又切實可行,同時也達到預(yù)期效果。

[1] 范士凱.武漢(湖北)地區(qū)巖溶地面塌陷[J].資源環(huán)境與工程,2006,20(增刊):609-610.

[2] 樊永生,張艷濤,左其平,等.武漢市軌道27號線一期工程巖溶專項勘察報告[R].武漢:武漢地質(zhì)工程勘察院,2016.

[3] 官善友,蒙核量,周淼.武漢市巖溶分布與發(fā)育規(guī)律[J].城市勘測,2008,28(4):145-149.

[4] 樊永生,張艷濤,左其平,等.武漢市軌道7號線一期工程巖溶專項勘察報告[R].武漢:武漢地質(zhì)工程勘察院,2014.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Analysis of Main Methods and Difficulties of Cavern Survey in Wuhan Metro

FAN Yongsheng, ZHANG Yantao

(WuhanBrigadeofHydrogeologyandEngineeringGeology,Wuhan,Hubei430051)

Cavern survey of metro differs from that of conventional survey,mainly in the special investigation stage,mainly by survey methods and survey means including geological survey,drilling,geophysical,hydrogeological test and indoor test.The authors focus on the identification of karst and non karst contact line,karst development law,hydrogeology conditions,soft flowage plastic red clay distribution characteristics and surrounding human engineering activities.It provides basis for design and construction of karst treatment.In order to prevent the instability of karst foundation and karst collapse on the subway construction and operation.The paper mainly expounds the key points and difficulties of karst geological survey in Wuhan metro,and puts forward some measures to solve the problems of karst geological survey in Wuhan.

metro; cavern survey; main methods; heavy difficult point

2016-05-19;改回日期:2016-06-20

樊永生(1973-),男,高級工程師,水工環(huán)專業(yè),從事工程地質(zhì)與水文地質(zhì)勘察及管理工作。E-mail:fys368@126.com

P642.25

A

1671-1211(2017)01-0060-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.01.010

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161208.1424.026.html 數(shù)字出版日期:2016-12-08 14:24