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广州地铁八号线北延段区域地貌主要为冲积平原，局部为剥蚀丘陵和河涌。场地基岩为石炭系地层，其中水沥站车站基坑底部全部位于平均厚度达十米的富水砂层上，地质结构富水性强、结构松散，车站施工难度较大。此外，基坑开挖深度为16米至18米，而车站范围地下水位为3米至4米，车站主体结构位于地下水位以下约14米，在基坑开挖过程中的涌水、涌砂及坍塌风险防范成为难点。车站位于岩溶发育强烈地区，见洞率达81%。

针对强岩溶发育和深厚富水砂层的地质条件，地铁建设者们采用“一槽两钻+溶洞探边”相结合的方式，探明施工范围内岩溶分布情况，利用“双浆液封边+注浆填充工艺”对溶洞进行填充稳固，保障地连墙、临时立柱施工安全；另一方面在地连墙四周采用搅拌桩工艺，在提升地连墙成槽槽壁质量的同时，对周边建(构)筑进行隔离保护。