依托武汉地铁11号线东段未来三路站工程，通过资料调研、水文地质详勘、现场试验、实际施工和效果评价相结合的方法，开展“地铁车站岩溶高承压强富水带处理关键技术”的研究，在分析区域地质及水文特征基础上，进行了高承压强富水带岩溶注浆材料试验和工艺试验，设计了岩溶处理方案，提出了岩溶高承压强富水带处理工艺，借助于地质雷达探测进行了处理效果分析，建立了“地铁车站岩溶高承压强富水带处理关键技术”。经地铁车站岩溶高承压强富水带现场施工安全监测结果分析，验证了该技术的实用性，确保了未来三路站的施工安全，并取得了良好的经济社会效益。并分析了活灵泉的历史和现状，研究了活灵泉的形成机制和补给特征，提出了泉水保护与利用方案。随着我国西南岩溶地区各城市（如贵阳等）轨道交通的建设，本课题研究形成的“地铁车站岩溶高承压强富水带处理关键技术”具有广阔的应用前景。

前言


随着城市规模的日益扩大，各大城市的交通压力也陡然增加，各国政府在大力提倡环保出行、增加地面交通工具的同时，也在不断地发展地下交通。地铁作为城市轨道交通具有运量大、快速、准时、舒适、安全与环保等优点，成为了世界各国解决城市交通压力的首选方式。虽然我国的地铁起步较晚，但是经过50多年的飞速发展，城市地铁不管是技术上还是运营里程上，都已经处于世界领先的位置。截至2017年底，我国城市轨道交通开通城市29个，运营线路118条，总里程3 862 km。到2020年，将有33个城市共投运177条地铁线，总运营里程将达到8 500 km。
随着地铁建设规模不断扩大，遇到的地质条件也越来越复杂，如岩溶地层。我国岩溶分布广泛，除了西部的贵阳和重庆等地广泛分布岩溶外，广州、武汉、大连、无锡、南京、深圳和长沙等城市都遇到岩溶地质问题，岩溶条件下隧道工程施工难度大，特别是在城市地铁建设中因既有建构筑物密集导致岩溶隧道施工风险极高，需要研究提出具有针对性的岩溶处理措施，确保隧道施工期间及运营期间的安全。
武汉地铁11号线东段工程未来三路站为地下两层车站，总长约3276 m，标准段宽度231 m，基坑深度17～21 m，采用明挖法施工。未来三路站位于岩溶极为发育区，有溶洞的钻孔共23个，揭露溶洞共计40个，见洞率为605％。且岩溶呈上下珍珠串，左右连通，结成暗河。地下水丰富，且为承压水涌出地表24 m，出水量为112 L/s，全国罕见。
根据岩溶发育和地下水承压情况，未来三路站施工过程中容易在车站围护结构和基坑开挖施工过程中出现地面塌陷、围护结构失稳、基底岩溶突水等危险，施工难度大，安全风险高，对后期地铁运营也是极大的安全隐患。且在站点区域内有一处历史悠久的泉眼——活灵泉，是附近区域重要的生活水源，具有重要的历史文化价值，需进行专门保护，对设计和施工提出了重大挑战。因此，开展地铁车站岩溶高承压强富水带处理关键技术的研究具有重要的意义。
本书的主要内容：在分析区域地质及水文特征基础上，进行了高承压强富水带岩溶注浆材料试验和工艺试验；设计了岩溶处理方案，提出了岩溶高承压强富水带处理工艺，借助于地质雷达探测进行了处理效果分析，建立了地铁车站岩溶高承压强富水带处理关键技术；经地铁车站岩溶高承压强富水带现场施工安全监测结果分析，验证了该技术的实用性；最后分析了活灵泉的历史和现状，研究了活灵泉的形成机制和补给特征，提出了泉水保护与利用方案。
本书第1章、第4章、第6章和第9章由宋卫强撰写，第3章和第5章由刘文丽撰写，第2章和第8章由娄在明撰写，第7章由刘金明撰写，全书由刘文丽统稿。
撰写过程中，参阅了许多专家学者发表的论文，在此表示真诚的感谢！
李围教授对本书的撰写进行了指导，并提出了修改意见，中国铁道出版社有限公司的傅希刚、陈小刚和冯海燕编辑也对本书的修改提出了宝贵的建议，在此对您们的辛勤劳动深表谢意！
由于时间仓促和水平所限，书中的错误或表述不妥之处，期望同行专家及读者提出批评意见和修改建议，以便在本书再版中修改和完善。

目录


第1章绪论1
1.1研究背景与意义1
1.2国内外研究现状3
1.3研究内容和技术路线10
第2章依托工程概况12
2.1工程概况12
2.2工程地质与水文地质14
2.3车站设计18
2.4周围环境条件21
第3章区域地质及水文特征分析27
3.1未来三路站地质特征分析27
3.2岩溶地质特征勘察分析32
3.3水文特征分析50
3.4高承压强富水带车站施工难度分析56
第4章高承压强富水带岩溶处理方案设计59
4.1设计思路与要求59
4.2岩溶处理方案62
4.3溶洞处理要点65
第5章高承压强富水带岩溶处理试验67
5.1高承压强富水带岩溶注浆材料试验67
5.2钻孔灌注桩成桩试验76
5.3岩溶超前处理试验79
5.4止水帷幕与基底注浆试验87
5.5试验小结88
第6章岩溶高承压强富水带处理技术89
6.1处理范围及准备89
6.2处理工艺93
6.3处理效果分析101
6.4小结108
第7章车站岩溶高承压强富水带施工监测分析110
7.1监测项目及方法110
7.2监测要求124
7.3监测结果分析127
第8章泉水和地下水保护与利用137
8.1活灵泉的历史和现状137
8.2活灵泉的形成机制和补给特征139
8.3地下水及泉水保护与利用140
第9章主要研究成果146
9.1主要研究结论、创新点及研究成果146
9.2经济效益与推广应用分析149
参考文献151

宋卫强，男，1983出生，河南省林州人，2004年毕业于黄河水利职业技术学院公路与桥梁专业，高级工程师职称，现任中国电建市政建设集团轨道工程公司总经理。先后参与了多条公路工程、山东青岛滨海海底隧道连接线工程、山东青岛双积公路和海湾大桥红岛连接线工程、天津外环线东北调线工程、武汉地铁11号线工程、深圳地铁12号线工程，发表论文数篇，获授权实用新型专利10项，省部级工法8项。 刘文丽，男，陕西省榆林人，1983年11月21日出生，2005年毕业于黄河水利职业技术学院公路与桥梁专业，高级工程师职称，现任中国电建市政建设集团轨道工程公司副总工程师、深圳地铁12号线土建七工区项目总工程师。先后参与了内蒙古多条公路工程、青岛女岛疏港公路工程、地铁多条线工程，发表论文数篇，获授权发明专利1项、实用新型专利16项、公司级经济技术创新成果12项，省部级工法8项、中国施工企业管理协会科学技术创新成果2项、QC成果3项。发表论文数篇，参与的科学技术研究项目《岩溶承压强富水地铁基坑施工关键技术研究》和《地下连续墙预制钢套筒导向嵌岩施工工艺》获得中电建科学技术进步奖。娄在明，男，1989年出生，山东省沂源人，2013年毕业于山东交通学院土木工程专业，工程师职称，现任中国电建市政建设集团轨道工程公司深圳地铁12号线土建七工区项目副总工程师。参与了地铁线工程，发表论文2篇，获授权实用新型专利11项、省部级工法6项、参与的科学技术研究项目《岩溶承压强富水地铁基坑施工关键技术研究》获得中电建科学技术进步奖。 刘金明，男，山东省诸城人，1983年出生，2006年毕业于三峡大学水利水电工程专业，高级工程师职称，现任中国电建市政建设集团轨道工程公司总经理助理，先后参与了陕西商界高速公路工程、福建武邵高速公路工程、山东青岛双积公路和海湾大桥红岛连接线工程、重庆梁忠高速公路工程、海南红岭灌区工程、武汉地铁11号线工程、深圳地铁4号线工程，发表论文数篇，获授权发明专利1项、实用新型专利11项、公司级经济技术创新成果11项，省部级工法6项、中国施工企业管理协会科学技术创新成果2项、QC成果3项。先后担任了工程部部长、项目副总工程师、项目总工程师、项目经理、分公司总经理助理，先后荣获公司先进生产工作者、公司优秀工程技术人员、优秀科技工作者、公司优秀项目经理。​

在分析区域地质及水文特征基础上，进行了高承压强富水带岩溶注浆材料试验和工艺试验；
设计了岩溶处理方案，提出了岩溶高承压强富水带处理工艺，借助于地质雷达探测进行了处理效果分析，建立了“地铁车站岩溶高承压强富水带处理关键技术”。