岩溶地质对公路建设的影响及治理措施

总第２５６期　２０１３年第１期　交通科技　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｅｒｉａｌ　ＮＯ．２５６　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２Ｏｌ３　岩溶地质对公路建设的影响及治理措施　刘　品　龙　森　吁　燃　胡兴尧　（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司　贵阳　５５０００１）　摘要结合某高原山区高速公路建设项目，分析岩溶地质对公路路基、桥梁、隧道设计施工的影　响和危害，以及岩溶不同发育规律、类型对工程的影响程度，提出相应的治理措施。　关键词　岩溶稳定性分析治理措施　岩溶是由地表水和地下水对可溶性岩石的长　质等情况有关。　３．１溶洞顶板的安全厚度　期溶蚀作用而形成的各种岩溶现象的总称。岩溶　在我国分布较广，特别是我国南方地区，在公路勘　察设计中经常遇到岩溶地基，这类地基对路基、桥　根据《公路路基设计规范》（ＪＴＧ　Ｄ３Ｏ一２００４）　规定，当溶洞顶板岩层未被节理裂隙切割或虽被　切割但胶结良好时，其溶洞顶板的安全厚度可按　厚跨比法确定。当顶板厚度与路基跨越溶洞的长　度比大于ｏ．８时，溶洞的顶板岩层可不作处理。　３．２溶洞距路基的安全距离　当岩溶地貌位于路基两侧时，应判定岩溶对　梁、隧道的稳定性造成不同程度的影响。笔者主　要针对这一不良地质的治理措施进行探讨。　１岩溶的危害　岩溶对公路建设主要的危害有：①路基遭受　岩溶水作用破坏，致使路基掏空产生塌陷或整体　失稳；②在自重、活载、活载振动或地震波作用下，　岩溶顶板坍塌，使路基产生不均匀沉降、坍塌破　坏；③不能准确确定桩基持力层，危及桥梁建设及　运行安全；④使隧道部分或全部悬空，降低隧道的　实用可靠度；⑤隧道建设中，岩溶管道的突水、突　泥现象增加工程安全隐患，影响隧道衬砌结构的　稳定性和可靠性，给施工安全带来不利的影响。　２地质预报　路基的影响。对于开口的岩溶地貌可参照自然边　坡来判别其稳定性及其对路基的影响；对于地下　溶洞可按坍塌时的扩散角计算其影响范围。路基　坡脚处于溶洞坍塌扩散的影响范围以外时，该溶　洞可不作处理。　３．３数值分析法　数值分析法主要有有限单元法和连续介质快　速拉格朗日差分析方法。通过数值计算，不仅能　有效地评估岩溶路基的稳定性、工程的安全性，还　能更深入地研究岩溶的塌陷破坏机理。　４治理措施　要岩溶地区公路设计中，应采用遥感、物探、　钻探及其他有效的方法进行勘查，取得岩溶地貌、　发育程度、发展规律、危岩性质以及地面水、地下　水活动规律等方面的基本资料，为工程治理措施　的制定提供依据。　３岩溶稳定性分析　公路建设通过岩溶地段时，不同结构采取的　工程措施各不相同。　４．１路基治理　４．１＿１跨越治理　（１）如公路路堤范围内有垂直发育的小规模　岩溶管道，且岩溶地下水不会上下起伏波动，采用　搭板跨越较为理想。　对于公路工程，岩溶的稳定性主要取决于岩　溶顶板的稳定性。岩溶顶板的稳定性与岩石性　质、岩层构造、岩体节理裂隙分布情况、岩石风化　破碎程度、顶板厚度、溶洞大小、埋藏深度、水文地　收稿日期：２０１２－０９—２８　（２）遇到岩溶管道规模大、岩溶发育的情况，　尽量采用逃避的方案。若不可避免必须穿越时，　采用桥梁跨越。　２０１３年第１期　刘　品等：岩溶地质对公路建设的影响及治理措施　４．１．２引排　如公路路堤范围内有岩溶泉水、周期性的冒　水、与地下水连通的溶洞、溶槽等岩溶形态，长期　反复波动的岩溶地下水会潜蚀、冲蚀基底或路基　填土，造成填料逐渐流失，引起路基掏空、塌陷以　及整体失稳，针对这一情况，采用涵洞或盲沟引排　较为理想。　４．１．３填塞封堵　对于规模不大且无地下岩溶水的溶槽、溶沟、　干溶洞等，若溶洞的顶板厚度满足安全厚度，可采　用片石、碎石填塞并在其上设置混凝土封层或直　接回填混凝土，防止路堤不均匀沉降。若溶洞的　顶板厚度不足安全厚度，应先爆破处理后再回填。　４．１．４钻孔注浆　对于溶洞埋置较深且岩溶顶板厚度及强度不　能承载公路荷载的情况，且采用开挖回填的施工　方案不易实施时，可采用钻孔注浆方案。　４．２桥梁治理　４．２．１穿透处理　桥梁的桩基础无法避开溶洞群时，为保证桩　基具备足够的承载力，一般对溶洞采取穿透处理，　将桩底嵌入具有足够强度的完整基岩层。　４．２．２钻孔注浆及回填　桥台基坑开挖至设计高程后若遇软弱夹层或　溶洞，基底须作钎探，钎探深度不低于５　ｍ。若下　伏溶洞，应根据溶洞规模，采用钻孑Ｌ注浆或揭开顶　板后采用片石混凝土回填。　４．３隧道治理　４．３．１　引排水　对于岩溶水的处理，宜疏不宜堵。在施工过程　中应尽量保持地下水的原始状态，防止水流通道堵　塞，造成路基季节性淹没。根据水源出露位置、水　流特征，可选择暗沟、管道、涵洞或泄水孔等排水建　筑物经横洞、平行导坑或其他坑道将水排出洞外。　４．３．２隧道拱部治理　根据隧道拱部岩溶发育情况，可采用挂网＋　锚杆＋喷射混凝土加固围岩、增大衬砌厚度、增设　刚性强支护、利用“七星点柱”方案回填衬砌背后　溶洞、增设排水措施、增设防水层、小范围封堵回　填等方案进行治理。　４．３．３隧道边墙治理　根据溶洞边墙区域范围内岩溶发育情况，可　采用边墙拱跨越、简支跨越、封堵、边墙外侧增设　挡墙、增大衬砌厚度、增设防水措施、增设排水通　道等方案治理。　４．３．４隧道底部治理　（１）对于可探明的溶洞，根据溶洞洞穴的深　度及溶洞充填物的性质，可采用换填、钻孔注浆、　钢筋桩加固、整体浮放、支托跨越等措施治理。　（２）对于不可探明的溶洞，根据溶洞洞穴的　长度和宽度，可采用盖板、梁、拱等措施跨越。　４．３．５贯穿隧道全断面治理　遇到特大型溶洞洞穴时，应根据以上不同情　况综合治理，增强隧道整体抵抗溶洞坍塌及水流　冲击的能力，必要时可增设辅助隧道用于排水和　隧道检修工作。　５　工程实例　某在建高速公路地处高原山区，场区地貌类　型属低中山岩溶峰丛洼地地貌。由于前后重要构　造物的限制，路线线位无法绕避一天坑（Ｙ１大溶　洞），见图１。　图１天坑平面不意图　经过实地测量，溶洞顶板的厚度与路基跨越　溶洞的长度之比远小于０．８，溶洞的顶板厚度不　够，不满足《公路路基设计规范》要求，如不进行岩　溶治理，将存在重大的安全隐患。　针对岩溶的实际情况，制定出３套治理方案，　各方案特点见表１。　表１岩溶治理比选方案表　比选方案　特点　拱桥方案　施工简单，安全性高，但是开挖量相对较大　２×４５　ｍ组合箱方案，高墩达４５　ｍ，需揭　组合箱方案　露岩溶顶板，由于施工空间有限，大型机械　难以展开，且高墩施工难度大，施工过程中　存在较大安全风险　由于本段路基欠方，需借２２．３万ｍ。填　填方方案　筑，成本高，且填方最大高度达１１０　ｍ，由于　施工空间有限，难以控制填方压实度、密实　度及沉降量　根据安全、经济、施工便利的原则，综合对比　方案，决定采用拱桥跨越的方案跨越溶洞，拱桥全　长９６　ｍ，拱桥结构型式见图２。　总第２５６期　２０１３年第１期　交通科技　Ｓｅｒｉａｌ　ＮＯ．２５６　ＮＯ．１　Ｆｅｂ．２Ｏ１３　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　冲击压实技术在高填石路基施工中的应用　陈明磊　（唐山公路建设总公司　唐山０６３０００）　摘要针对长深高速公路承唐二期路基填筑工程现状，提出利用冲击压实技术处理地基沉降，　并从施工工艺、压实度、碾压效果等方面进行了分析，同时说明冲击压实技术对提高填方填土路基　整体稳定性、减少沉降量的作用。　关键词　山区高速公路路基填筑　冲击压实　质量控制　长深公路遵化（承唐界）至南小营段高速公路　（简称承唐二期）路线全长４２．７８８　ｋｍ，全线按高　路基主体工程必须在年内完成。从以上路线情况　可知，该工程石方填筑数量大、填方高、工期紧，如　不切实控制好石方工程的填筑质量，今后路基势　必大范围产生不均匀沉降，影响行车舒适乃至安　全。为了保证填石路基的压实效果，减少路基的　速公路标准建设。其中承唐界至遵化南互通段　２２．５　ｋｍ，采用双向６车道标准建设，设计速度　８Ｏ　ｋｍ／ｈ，路基宽３２．０　ｍ；遵化南互通至终点段　２０．２８８　ｋｍ，采用双向４车道标准建设，设计速度　１００　ｋｍ／ｈ，路基宽２６．０　ｍ。由于该段地处山岭重　丘区，地形复杂，地势陡峭，沿线填挖变化频繁，表　现出高陡坡路堤多，半填半挖路基多的特点，这给　填方施工质量控制带来较大的难度。　１路基填筑工程概况　承唐二期高速公路路基填方７１１万ｍ。，其中　工后沉降，根据承唐二期指挥部、总监办下达的填　石路基施工作业指导书要求，填石路基每填高　２　ｍ必须进行冲击压实。　２冲击压实技术的特点　传统的光轮压路机和振动压路机压实轮为圆　形，压实作业中通过自身重力或是振动中激振力　与振动参数使地表下几十厘米得到压实。南非蓝　派（Ｉ　ＡＮＤＰＡＣ）公司研发的冲击式压路机将压实　轮由圆形改革为非圆形，创立了压实作业中连续　土方填筑１６８万Ｉｎ。，石方填筑５４３万ｍ。，石方路　基占路基填筑总量的７６．４　。石方路基中高度　大于１０　ｍ的有１２处，最高填方路中心高度１３　ｍ，最高填方边坡高度２７　Ｉｎ。由于征地拆迁影　响，大面积施工已进入雨季，根据总体工期安排，　收稿日期：２０１２　０９一ｌ８　冲击、碾压作用于土体，从而获得深层压实效果，　兼具强夯机和普通振动压路机优点。工作中压实　轮对路基产生大振幅冲击剪切，具有地震波传播　６　结语　公路建设中，在岩溶治理时，根据岩溶的基本　情况和公路的不同结构，可采取不同的治理措施。　在保证安全、满足设计要求的前提下，优先选用施　工工艺简单、经济合理的方案。　图２拱桥跨越布设示意图