大型巖溶路基的治理措施計(jì)算分析

杜單戈

0 引言

隨著我國西部大開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資力度加大,我國西部地區(qū)將修建越來越多的高速公路。我國西部地區(qū)巖溶地形分布廣泛,加上地質(zhì)構(gòu)造和巖溶構(gòu)造等條件復(fù)雜,其成因、規(guī)模、力學(xué)特征以及進(jìn)化規(guī)律都相差較大,使公路修筑變得更加復(fù)雜[1]。

高速公路中特殊路基是指修建在不良地質(zhì)現(xiàn)象,特殊地形地質(zhì)情況,某些特殊氣候因素等不利條件下的道路路基。特殊路基有可能因自然平衡條件被打破,或者邊坡過陡,或者地質(zhì)承載力過低而出現(xiàn)各種各樣的問題,因此,除要按一般路基標(biāo)準(zhǔn)、要求進(jìn)行設(shè)計(jì)外,還要針對特殊問題進(jìn)行研究,做出處理[2-4]。本文就位于滬瑞國道主干線(貴州境)鎮(zhèn)寧—?jiǎng)倬酬P(guān)公路第十六合同段K71+450～K71+560段的特殊路基——大型巖溶坑道的計(jì)算分析及處理措施做了較為詳細(xì)的介紹。

1 工程概況

該段路基位于滬瑞國道主干線(貴州境)鎮(zhèn)寧—?jiǎng)倬酬P(guān)公路第十六合同段K71+450～K71+560段,長90 m。為挖方路段,路軸線最大挖方約15 m,路面寬24.5 m。該溶洞為隱蔽型溶洞,路基施工開挖前地表無明顯特征,2007年5月路基開挖至標(biāo)高1 083.00 m附近揭露,該溶洞規(guī)模大,洞口尺寸:長27.0 m,寬23.0 m,洞底尺寸:長85.0 m,寬63.0 m,中心溶洞高73 m。溶洞內(nèi)為大量路基開挖棄塊石雜亂堆積。

通過鉆探、地表調(diào)查,在鎮(zhèn)寧岸節(jié)理裂隙不發(fā)育,溶洞頂板巖體較完整,取芯率較高,頂板整體穩(wěn)定性較好,鉆孔揭露頂板厚為22.3 m～46.0 m;在勝境關(guān)岸,溶洞頂板控制性裂隙較發(fā)育,沿節(jié)理裂隙局部發(fā)育小溶洞或黏土充填的裂隙,尤其裂隙L1,L2,L3對溶洞頂板整體性破壞強(qiáng)烈,該組節(jié)理貫穿整個(gè)路基,為張性,內(nèi)充填黏土,向路基右側(cè)、地下深處收斂,漸成閉合狀;勝境關(guān)岸巖體整體性受到一定影響。

場區(qū)地層主要由上覆第四系殘坡積層紅黏土、人工回填層及下伏基巖三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組中～厚層狀灰?guī)r及含角礫灰?guī)r、角礫巖組成,為同生關(guān)系,勘察路段巖性為含角礫灰?guī)r、角礫巖。

2 計(jì)算分析

路堤不均勻沉降和路基失穩(wěn)是巖溶路基病害的具體表現(xiàn)。根據(jù)路段石芽、漏斗、洼地、溶洞、溶隙、巖溶泉等多種巖溶形態(tài)并存的特征,并考慮巖溶形態(tài)的尺度效應(yīng),遵循疏導(dǎo)、跨越、加固、堵塞的方法進(jìn)行預(yù)防和處理原則,提出鎮(zhèn)寧—?jiǎng)倬酬P(guān)公路第十六合同段K71+450～K71+560合同段巖溶路基的具體處理措施。

施工處理措施建議回填溶洞,路面用1.5 m鋼筋混凝土板通過,計(jì)算荷載為公路Ⅰ級(jí)荷載。計(jì)算假設(shè)為平面應(yīng)變,計(jì)算簡化模型如圖1所示。材料基本力學(xué)參數(shù)如表1所示。

表1 材料基本力學(xué)參數(shù)

3 計(jì)算結(jié)果

計(jì)算位移矢量如圖2所示,從圖2中可以看出最大位移發(fā)生在混凝土板跨越溶洞頂部,最大位移S=5.12 mm。鎮(zhèn)寧—?jiǎng)倬酬P(guān)公路通車后,通過表面沉降觀測,該段巖溶路基最大沉降為4.5 mm。計(jì)算應(yīng)力矢量分布結(jié)果表明:最大應(yīng)力為7.204×106Pa;最小主應(yīng)力為-1.255×107Pa。

4 結(jié)語

通過混凝土板跨越鎮(zhèn)寧—?jiǎng)倬酬P(guān)公路第十六合同段K71+450～K71+560段的大型溶洞,處理后路基沉降小,處理效果良好,施工進(jìn)度快,工程成本低,安全穩(wěn)妥。

[1]袁紅慶,汪海生,嚴(yán) 冬.高速公路巖溶路基處理措施研究[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào),2007,22(9):1500-1504.

[2]JTJ 064-98,公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[3]李海光.新型支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程實(shí)例[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4]《工程地質(zhì)手冊》編寫組.工程地質(zhì)手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.