高速公路巖溶路基填筑處理技術(shù)的應(yīng)用探討

張仁峰

巖溶地質(zhì)是高速公路工程領(lǐng)域一項(xiàng)重要的研究對(duì)象，目前對(duì)其發(fā)育過(guò)程及形態(tài)特征已有了一定的認(rèn)識(shí)。高速公路路基下巖溶具有隱蔽性的特點(diǎn)，且在一定條件下，巖溶地質(zhì)還存在繼續(xù)發(fā)育的可能。施工完畢后，應(yīng)采用科學(xué)有效的驗(yàn)證方法，確保巖溶處理效果滿足后期高速公路安全運(yùn)營(yíng)。本文結(jié)合工程實(shí)例，就高速公路巖溶路基填筑處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

一、工程概況

貴金古高速公路項(xiàng)目，位于貴陽(yáng)市觀山湖區(qū)，全長(zhǎng)160.765km，設(shè)計(jì)速度100km/小時(shí)，采用雙向六車(chē)道。該項(xiàng)目采用“股權(quán)合作+BOT”模式建設(shè)，項(xiàng)目建設(shè)期4年，運(yùn)營(yíng)期30年。

二、地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及初勘成果，路線區(qū)域內(nèi)出露的主要地層有古生界的寒武系、二迭系；中生界的三迭系、白堊系；新生界的第四系。其中碳酸鹽巖地層在區(qū)內(nèi)展布范圍較廣。

路線經(jīng)過(guò)區(qū)域絕大部分屬裸露型或覆蓋型巖溶地帶，巖性以灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云巖、礫巖、粉砂巖、泥巖、局部夾煤層為主，覆蓋層主要為粘土、粉質(zhì)粘土夾少量碎石，厚0～5米不等。巖溶地貌上主要表現(xiàn)為溶洞、巖溶漏斗、溶蝕洼地、落水洞等。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，路線區(qū)主要不良地質(zhì)為巖溶區(qū)，特殊性巖土為山間谷地軟弱土、人工填土等。路線區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)主要以緩慢抬升為主，侵蝕溶蝕、溶蝕地貌地形切割強(qiáng)烈，高差較大，地層巖性較復(fù)雜，構(gòu)造較復(fù)雜，巖溶整體弱～中等發(fā)育，局部強(qiáng)烈發(fā)育，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。地震基本烈度為VI級(jí)。區(qū)域地質(zhì)環(huán)境處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)擬建路線有影響的地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模小，易防治，無(wú)影響路線方案的重大地質(zhì)災(zāi)害。路線區(qū)現(xiàn)狀自然穩(wěn)定性好，路線區(qū)地質(zhì)環(huán)境適宜擬建公路建設(shè)。

三、整治范圍

首先，在一些覆蓋型巖溶區(qū)域，如果巖溶區(qū)域的覆蓋層厚度不超過(guò)30m，并且?guī)r溶化坡地區(qū)域的覆蓋層厚度不超過(guò)20m，應(yīng)使用路基填筑處理技術(shù)。對(duì)于整治寬度而言，主要是路堤坡腳之外的5m范圍內(nèi)，如果坡腳（塹頂）外的巖溶影響到邊坡的穩(wěn)定性，可以適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大整治范圍。其次，如果施工區(qū)域存在巖質(zhì)的路塹，應(yīng)參考工程現(xiàn)場(chǎng)的巖溶形態(tài)進(jìn)一步明確處理措施。此外，對(duì)于覆土厚度不超 3m的淺覆蓋巖溶，可結(jié)合地基處理，清除覆土后按裸露型巖溶進(jìn)行處理。

四、溶巖路基處理

巖溶地貌上主要表現(xiàn)為溶洞、巖溶漏斗、溶蝕洼地、落水洞等。路線經(jīng)過(guò)范圍內(nèi)大型溶洞采用路線避讓和橋梁跨越處理，局部小溶洞采用開(kāi)挖回填處理。

巖溶工程的處治措施主要根據(jù)巖溶的類(lèi)型、埋深、洞頂板厚、洞的寬度等特征，一般采取修橋跨越、開(kāi)挖回填、鉆孔注漿、排導(dǎo)巖溶水、支頂加固、高填方路堤穿透等措施。

1.處理原則

（1）對(duì)于路基基底的巖溶泉，應(yīng)設(shè)置涵洞將其積水排出。

（2）對(duì)于路基旁邊流量較大的暗河，應(yīng)采用橋涵跨越的方式；如果其規(guī)模不大，應(yīng)采用鋼筋混凝土板跨越，路基外可增設(shè)擋土墻。對(duì)于路基底的溶洞，應(yīng)合理計(jì)算路基與溶洞的安全距離。

1.就地轉(zhuǎn)換模式的應(yīng)用。為完成消費(fèi)稅正常銷(xiāo)售納稅申報(bào)項(xiàng)目，筆者設(shè)計(jì)了三個(gè)教學(xué)站，其教學(xué)內(nèi)容分別包括手工項(xiàng)目、電子項(xiàng)目和線上學(xué)習(xí)，同時(shí)把學(xué)生（全班48人）按照成績(jī)優(yōu)劣搭配分成三個(gè)教學(xué)組（每組16人），要求他們分別在上述三種方式之間輪流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即在第一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，第一、二和三個(gè)教學(xué)站分別進(jìn)行電子項(xiàng)目、手工項(xiàng)目線上學(xué)習(xí)；第二個(gè)時(shí)間段內(nèi)，第一時(shí)間段做電子項(xiàng)目的同學(xué)開(kāi)始做手工項(xiàng)目，而做手工項(xiàng)目的同學(xué)進(jìn)行線上學(xué)習(xí)；第三個(gè)時(shí)間段，繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)換。

（3）如果溶洞深而小，將不利于洞內(nèi)加固，在加固時(shí)應(yīng)采用鋼筋混凝土蓋板進(jìn)行加固，如果溶洞靠近邊溝，應(yīng)做好防滲措施，以防止邊溝出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。同時(shí)，如果溶洞洞徑較小，或者其頂板薄，應(yīng)采用片石進(jìn)行回填；而若溶洞深度較深，可采用板涵進(jìn)行跨越。另外，如果路基地表發(fā)生塌陷，若基巖未見(jiàn)露出，可采用片石進(jìn)行回填；如果發(fā)生基巖出露，或者洞口空洞，應(yīng)先采用大塊石將洞口堵塞，然后采用片石進(jìn)行回填。對(duì)于小型溶洞，若埋深較深，應(yīng)采用鉆孔注漿法加固。在溶洞處理時(shí)，施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，如果頂板較薄，或者洞內(nèi)存在水流，可采用漿砌片石作為頂支柱。

（4）如果路基基底存在干溶洞，如果洞口深度較淺，可采用塊石回填；如查洞口較寬，可采用橋涵跨越；另外，如果溶洞頂板太薄，可采用爆破的方式進(jìn)行回填，也可設(shè)置橋涵跨越。

2.注漿孔平面布置

縱向間距5～7.0m，排距5～7m，路堤地段采用梅花型布置，路塹地段采用正方形布置。在路堤加固時(shí)，其加固范圍與坡腳外的間距為2.0m，對(duì)于路塹地段，其加固至路塹坡腳。

3.加固深度

結(jié)合巖溶發(fā)育現(xiàn)狀，應(yīng)以巖土界面以下6m作為加固深度，若在此孔深6m范圍內(nèi)未遇見(jiàn)溶洞或裂隙，則鉆進(jìn)8m結(jié)束鉆探；施工過(guò)程中，若在此范圍內(nèi)遇溶洞，則應(yīng)鉆至溶洞底板下0.5～1.0 m，并對(duì)溶蝕裂隙進(jìn)行注漿加固，加固深度不得小于6m。

4.鉆孔孔徑

在注漿時(shí)，其開(kāi)孔和終孔孔徑分別為φ≮K11mm和φ≮91 mm。

如果采用水泥注漿，應(yīng)選用Po32.5水泥，并采用單液注漿方式，加強(qiáng)水泥漿液水灰比控制，一般控制在0.8:1～1:1范圍內(nèi)。如果溶洞較大，應(yīng)先進(jìn)行機(jī)制砂灌注，再采用水泥砂漿進(jìn)行充填，注漿方式為雙液注漿。如果溶洞采用全充填，應(yīng)采用單液注漿方式。如果漿液擴(kuò)散較遠(yuǎn)，或出現(xiàn)地表冒漿等現(xiàn)象，應(yīng)采雙液注漿方式。水泥漿、水玻配比為1:0.1～1:0.05。雙液注漿工藝復(fù)雜，必要時(shí)可同時(shí)摻入緩凝劑（水玻璃量的1～3%）。

6.注漿壓力參數(shù)

若灰?guī)r中為0.1～03MPa，應(yīng)適當(dāng)加大巖土界面，一般加大至0.3～0.5MPa。

7.注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在注漿時(shí)，如果出現(xiàn)以下現(xiàn)象，可終止孔注漿：

（1）在注漿時(shí)，應(yīng)將孔口壓力控制在0.2MPa，確保吸漿量小于40L/min。

（2）在注漿時(shí)，注漿范圍外3～5m出現(xiàn)冒漿點(diǎn)。

（3）如果采用單孔注漿，其注漿量應(yīng)為平均注漿量1.5～2.0倍，如果進(jìn)漿量不斷減少，可以先清孔以后再進(jìn)行注漿。但要注意的是，上次注漿與清孔間隔時(shí)間應(yīng)超過(guò)一天。

8.注漿效果檢查

（1）在注漿前，應(yīng)嚴(yán)格審核注漿效果。

（2）在注漿完畢后，先進(jìn)行注水試驗(yàn)，再對(duì)其吸水量進(jìn)行對(duì)比，并加強(qiáng)注漿效果檢查。同時(shí)，要確保注漿完畢后的吸水量不大于注漿前吸水量的3～5%，以 防漏水現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）加強(qiáng)鉆孔檢查，根據(jù)漿液充填情況對(duì)注漿效果進(jìn)行判斷。對(duì)于裂隙巖溶，應(yīng)采用干鉆取芯，同時(shí)加強(qiáng)漿孔檢查和修補(bǔ)。

9.注漿地表監(jiān)測(cè)

在巖溶注漿時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)施工地段地面觀測(cè)和地表變形監(jiān)測(cè)。首先，應(yīng)在路線中心或者路基兩側(cè)各設(shè)一排觀測(cè)樁，縱向間距小于50m，同時(shí)對(duì)過(guò)渡段剖面進(jìn)行觀測(cè)。在施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)地表變形監(jiān)測(cè)和變形量實(shí)測(cè)，測(cè)量精度應(yīng)大于1mm。此外，加強(qiáng)注漿壓力控制，確保塹坡的穩(wěn)定性，并及時(shí)向相關(guān)部門(mén)匯報(bào)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為路基沉降分析工作提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

五、施工中注意事項(xiàng)

1.在施工前，應(yīng)及時(shí)深入施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)既有線地下設(shè)施進(jìn)行收集和調(diào)查，確認(rèn)地下管線的位置。

2.在鉆孔時(shí)，對(duì)于土層應(yīng)采用跟管干鉆方式，當(dāng)鉆至巖層以后，再采用飽和水鉆進(jìn)方式。嚴(yán)禁用泥漿鉆、大水沖水鉆進(jìn)。

3.在注漿時(shí)，應(yīng)確保注漿連續(xù)性，若中間出現(xiàn)注漿中斷現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)停止，并采取措施以及時(shí)恢復(fù)注漿作業(yè)。

4.在工程實(shí)際注漿過(guò)程中，應(yīng)做好地面觀測(cè)工作。首先，應(yīng)將觀測(cè)樁埋設(shè)在注漿區(qū)域，在注漿前，應(yīng)加強(qiáng)地表沉降觀測(cè)，加強(qiáng)壓力控制，防止環(huán)境污染，如果在作業(yè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)采取針對(duì)性處理措施。

六、結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著國(guó)內(nèi)高速公路事業(yè)的迅速發(fā)展，推動(dòng)了周?chē)貐^(qū)的經(jīng)濟(jì)、文化等方面的發(fā)展。通過(guò)對(duì)高速公路巖溶路基填筑處理技術(shù)及注意問(wèn)題進(jìn)行探討，不僅可以對(duì)施工質(zhì)量作出評(píng)判，為今后高速公路巖溶路基施工提供極大的幫助。