巖溶地區(qū)路基病害勘察技術(shù)分析

張鵬輝?高軍煥?張春蕾

摘 要：公路建設(shè)乃百年大計，道路質(zhì)量的好壞與路基穩(wěn)定性有直接的關(guān)系。據(jù)不完全統(tǒng)計，公路缺陷80%以上的原因是由于基礎(chǔ)病害探測不準(zhǔn)確從而導(dǎo)致處理不當(dāng)引起的。因而，用成本低、效率高的地球物理勘探方法查明灰?guī)r地區(qū)溶洞等病害分布并用科學(xué)的方法對其處理對保證公路質(zhì)量有重要意義。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū)；路基病害勘察

1 巖溶地基穩(wěn)定性問題分析

1、巖溶洞穴對工程穩(wěn)定性的影響。巖溶洞穴對工程的危害，主要表現(xiàn)為建（構(gòu)）筑物（包括路基）基礎(chǔ)懸空或洞穴項板厚度不夠不能承荷等。

2、松軟堆積物的坍塌。地下水化學(xué)作用及物理作用形成的洞穴堆積物有化學(xué)沉積和碎屑沉積兩大類。碎屑沉積物主要是土、沙、礫石及巖塊等：化學(xué)沉積主要指各種形態(tài)的碳酸鈣沉積物。均具有松軟、松散、多孔、含水量高等特性，因而不均勻沉降大、強度低、穩(wěn)定性差，如粘土質(zhì)沉積物的松軟不均勻沉躊、松散堆積物的堤塌、石芽及溶隙間的充填土（即紅粘土，往往為軟弱土）的低壓縮性、低強度等。

3、巖溶區(qū)覆蓋層大面積的塌陷，威脅公路的安全運行。巖溶平原及洼地、谷地中，覆蓋著第四紀(jì)松散土層。土層中地下水位埋藏淺，一般具有統(tǒng)一潛水面，當(dāng)基巖巖溶發(fā)育時，地下水流動、水位變化、負荷增加或其它原因，就有可能引起地面塌陷。

4、巖溶溶溝（槽）臨空面對基礎(chǔ)抗滑的影響。溶蝕作用形成較深溶溝（槽>，溶溝（槽）大多為無填充或軟弱松散土填充，基礎(chǔ)奠基基巖旁若存在較深溶溝（槽）時，若基巖處存在傾向溝（槽），一側(cè)軟弱結(jié)構(gòu)面（節(jié)理面），在附加載荷作用下，可能形成基礎(chǔ)連同持力層向臨空面或軟弱松散土一側(cè)滑移。巖溝石芽犬牙交錯，溝（槽）內(nèi)土質(zhì)往往松散，形成巖石與土無規(guī)律分布的土石地基。由于巖、土地基剛度相差甚劇，造成地基沉降不均勻。

2 巖溶地區(qū)路基病害勘察技術(shù)應(yīng)用

1、淺層巖溶加固處治技術(shù)研究

淺巖溶主要采用堵塞、充填的方式封閉處理。將巖溶內(nèi)部充填物全部挖除至硬土層上，然后根據(jù)開挖深度，回填M7.5漿砌片石或分層填碎石渣，最后在巖溶基坑頂鋪設(shè)土工布做防水層，防止雨水進入已經(jīng)處理的巖溶內(nèi)部，形成水囊，引起路基病害。對地勢開闊平坦、水塘積水淺，并且無大量地下水流通過的淺層巖溶地段，具備明挖施工的地形和安全條件時，可采用明挖后回填處治。即采取明挖至巖溶頂板，然后開炸巖溶頂板，清除巖溶內(nèi)填充物，用片石回填巖溶空隙和空洞至原地表面以上30cm，片石頂面用砂礫嵌縫，再在其上填筑路基土。此方案的好處是處治方案簡單明了，易于施工和易于控制工程質(zhì)量及估算和控制處治成本，不利之處是開挖和回填工作量大。

2、深巖溶加固處治技術(shù)研究

深巖溶加固處治施工的具體作法如下：

（1）開挖。巖溶充填物下挖的深度視巖溶大小和深度而定，一般為5m～8m。開挖過程中不能將巖溶四周坑壁修鑿成光滑表面，要使其凹凸不平，且坑壁四周掩體上的泥土必須用水沖洗干凈，以保證坑壁與混凝土及砌石圬工更好地連接?；娱_挖至設(shè)計標(biāo)高時，將基底表面略作整平，以便注漿。

（2）巖溶下部土體注漿加固。采用本方案對深巖溶加固處治的好壞取決于下部松散體的注漿效果，施工時應(yīng)特別注意參數(shù)的選擇和施工控制。注漿范圍為巖溶開挖基底標(biāo)高下4m～5m內(nèi)的粒狀松散體，通過對巖溶下部土體進行注漿，改善巖溶內(nèi)部充填物的土質(zhì)條件，提高其承載能力。注漿管采用38鋼管，長3.0m～3.5m，前端1.5m范圍內(nèi)鉆7排8的注漿孔，每排間距20cm，梅花形布置。壓漿管以改良的風(fēng)鉆打入，打入深度為2.0m～2.5m，外露1.0m～1.5m，梅花形布置注漿管，間距為1m。由于注漿體為粒狀松散體，孔隙率大，滲透系數(shù)大，為保證漿液能夠完全充填注漿范圍中的裂隙，注漿時應(yīng)嚴(yán)格控制漿液的膠凝時間及注漿壓力。施工中可選擇水泥―水玻璃雙液漿，水泥漿液水灰比為1∶1；雙液體積比為1∶0.5，膠凝時間為1s～3s，注漿時注漿壓力不大于0.8MPa，采用間歇式注漿方式，每循環(huán)間隔時間為2h。

注漿結(jié)束后，鉆孔取樣進行抽測，對不合格處補注。在本方案的實施中也可選擇黏土固化漿液，黏土固化漿液是一種以水、黏土、水泥及固化劑等組成的具有特殊加固和堵水效果的漿液，主要特點是漿液粘度和漿液固化時間可以控制；漿液不易被水稀釋；注漿時漿液擴散半徑易于控制；漿液固化后，其固結(jié)體抗?jié)B性能良好。固化收縮率比純水泥漿小。評價黏土固化漿液性能的主要參數(shù)有原漿性能（粘度、密度、固相含量），摻加水泥及結(jié)構(gòu)劑后的流變參數(shù)及固化速度，固化時塑性強度的增長率以及后期強度。國內(nèi)采用黏土固化漿液注漿施工較成功的有廣州地鐵楊體區(qū)間隧道含水砂層注漿堵水加固、江西城門山銅礦堵水、洞庭湖大堤滲漏加固以及十八河尾礦壩堵漏工程等。目前國內(nèi)注漿施工中大量采用的是水泥凈漿、水泥砂漿及部分化學(xué)漿液。水泥漿液耗量大，成本高，特別是遇到較大溶洞、大裂隙時漿液遇水稀釋而不易固結(jié)，很難形成整體的堵水帷幕，堵水效率低，一般僅50%～60%。而化學(xué)漿液成本更高，并污染地下水，難以推廣。采用價格低廉的黏土固化漿液作為主要材料注漿，可在路基土層與巖溶之間形成一隔水層，堵斷地下水對路基土的侵蝕，并能提高路基的承載力。

（3）澆筑鋼筋混凝土板梁。鋼筋混凝土板梁澆筑混凝土?xí)r，以巖溶坑壁為模，直接灌注，這樣能夠使混凝土與巖溶坑壁基巖有效結(jié)合在一起，增加板梁向下的摩擦力。鋼筋混凝土板梁的厚度為1m，鋼筋網(wǎng)分上下兩層設(shè)置，由22螺紋鋼筋焊接而成，間距20cm。安裝時將鋼筋網(wǎng)與注漿管尾部以點焊的形式連接起來，使板梁與下部注漿形成一體，提高基礎(chǔ)承載力。

（4）回填漿砌片石。漿砌片石砂漿可用M7.5，砌筑高度為巖溶頂面下20cm，漿砌片石頂面以同級砂漿抹平、由中線向兩側(cè)做2%的流水坡。

（5）施作巖溶頂面防水層。巖溶頂面防水層采用鋪設(shè)土工布的方法，防水層鋪設(shè)至巖溶基坑開挖輪廓線外1m。土工布選用FNT-2型防水土工布，鋪設(shè)采用搭接的方式，搭接長度不小于30cm，接頭處順路基排水的方向鋪設(shè)，并做2%的流水坡。砂墊層的砂子選用中粗砂，最大粒徑不超過5mm，以免刺破土工布。

3、落水洞的處治措施

根據(jù)不同類型的落水洞，采取相應(yīng)的處治措施：

（1）對于單個，分散的落水洞。無水的，可用“填”和“堵”的方法進行處治；有水的，可用“留”和“排”的方法進行處治。

（2）對于落水洞群。無水的，可用“填”和“堵”的方法進行處治；有水的，可用“堵”“留”“排”的方法進行綜合處治。以上僅為處治落水洞的一般方法，如遇到特殊情況，具體情況還須具體分析。在確定處治方法前，須經(jīng)過詳細的地質(zhì)勘探和分析，調(diào)查清楚巖溶的發(fā)育情況和發(fā)展規(guī)律，以確定落水洞下是否存在地下暗河通道、下雨天或者洪水期是否有水從洞口涌出。對于有水的落水洞，還須調(diào)查涌水量的大小，以確定涵洞孔徑的大小。對于一些巖石凹凸不平、巖土混雜、洞口不明顯、有水的落水洞，如何確定“填”和“堵”的范圍非常重要。如果采用“堵”的方法來處治有水的落水洞，還得考慮涌水對蓋板的沖擊力以確定蓋板的厚度。對于有水的落水洞群，由于洞口眾多，“堵”哪個洞口和“留”哪個洞口，也須通過綜合分析來確定。

3 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代物質(zhì)文明的高度發(fā)達和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，為自然災(zāi)害的防治提供了必要的基礎(chǔ)和手段。然而，自然災(zāi)害也在加速襲擊人類。自50年代以來，由于人類工程活動的迅速發(fā)展，隱藏在地下的巖溶塌陷也應(yīng)運而生，發(fā)生的頻率與強度愈來愈大，危害性也隨之增大。公路建設(shè)在經(jīng)濟建設(shè)中占有舉足輕重的地位。我國部分地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，溶洞等地質(zhì)病害眾多，在公路的勘察和施工過程中，迫切需要研究一套行之有效的高精度的溶洞（包括其它地質(zhì)病害）探測方法技術(shù)，其探測結(jié)果可指導(dǎo)公路路基處理。

參考文獻

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