高速公路巖溶發育區處治

徐 軍，王 為

(湖南省交通規劃勘察設計院，湖南長沙 410008)

1 工程概況

溆懷高速公路12合同段k135+765～k135+780路基中線至右15 m處在施工過程中發生局部塌陷，隨后幾天內路基范圍又發生多處塌陷。截至2011年5月，該段已累計發現路基內塌陷孔32個，田垅塌陷孔14個，且k135+788(4×5 m)蓋板通道右側基礎發生下沉。同時附近寺前村全村的水井基本已經干枯，多處地面塌陷，房屋開裂。見圖1～圖4。

圖1 通道邊緣出現沉陷

圖2 路基沉陷加劇

圖3 附近水田出現沉陷

圖4 路基沉陷加劇

2 成因分析及不良地質情況

湖南省地質環境監測總站對寺前村一帶發生的地面塌陷成因進行鑒定。鑒定結果為:鑒定區內發生的巖溶地面塌陷，是寺前鋪煤礦礦坑大突水及此后的大水量抽排水造成的，是發生地面塌陷的直接原因。

通過對該路段病害區域的進一步補充勘探，發現該路段主要的不良地質如下。

2.1 巖溶

該路段下伏基巖以碳酸鹽巖為主，巖溶強烈發育，且多呈串珠狀分布，勘探表明下伏灰巖巖溶發育，遇溶洞鉆孔率達87.2%，單孔遇溶溝、溶洞最多達8層，溶洞最高達24.4 m，部份軟—可塑粘性土，礫砂等全充填或半充填，部份為溶蝕空洞，無充填。

2.2 地面塌陷

勘察區及附近所發生的地面變形一類為附近煤礦采空區地表移動、地裂，另一類為煤礦突水后大量抽水導致的地面塌陷。

根據《湖南省辰溪縣寺前鎮寺前村一帶地面塌陷成因技術鑒定報告》(湖南省地質環境監測總站，2010年11月)，“上述塌陷坑都屬于巖溶地面塌陷類型;上述巖溶地面塌陷產生的直接原因是:橋址區北西側寺前鋪煤礦大量抽排水，造成橋址區地下水位降低，地下水降落漏斗擴大地下水壓力消散，造成橋址區巖溶地面發生塌陷”。

3 處置方案

針對該路段的復雜情況及不良地質對整個路段的影響，提出了以下兩種方案。

3.1 路基方案［1－5］

取消原4×20 m空心板橋梁，降低病害段縱坡，以減少塌陷區路基填方高度，同時針對塌陷區特殊路基進行專項處治。

薄層覆蓋土(覆蓋土厚度在原地面以下6 m內)地區，采用開挖覆蓋土、溶溝(溶槽)填充物后，在溶溝(溶槽)和溶洞內回填塊片石，并在塊片石頂面鋪C20片石混凝土蓋板厚1.5 m，開挖后還應清理基巖表面，采用片石混凝土填塞和覆蓋基巖裂縫，鋪1 m厚碎片石褥墊層和三層土工布加強路基整體性。在土工布之上鋪設TDR預警系統。

較厚層覆蓋土地區，采用連續配筋鋼筋混凝土板+沉管灌注樁處治，在處治前，先開挖已填筑路基(包括已回填片石層)，對依據地勘鉆探成果確定的流塑狀溶溝、溶槽填充物和完整基巖頂板厚度小于3 m的空洞采用鉆洞注漿加強，注漿材料為水泥砂漿和水泥漿，并摻3%左右的速凝劑。沉管灌注漿(直徑50 cm)間距2.5 m，打完后，澆筑連續配筋鋼筋混凝土板，板厚30 cm，配單層鋼筋網，鋼筋網直徑16 mm，架立鋼筋直徑16 mm，鋼筋間距25 cm。沉管灌注樁頂部插入連續配筋混凝土板內30 cm。TDR預警系統布設在連續配筋混凝土板之上。

3.2 橋梁方案［6，7］

采用25×30 m預應力混凝土連續T梁橋跨越該不良地質路段進行處治。

橋梁上部構造采用預應力混凝土T梁，先簡支后連續;下部構造橋臺采用肋板式臺配鉆孔灌注樁，橋墩采用雙柱式墩配鉆孔灌注樁。

0號臺、22～24號墩、21號墩左幅及25號臺采用摩擦樁，其他墩采用端承樁以完整灰巖作為樁端持力層。

本橋上構為通用結構，施工重點難點主要為巖溶發育區樁基施工，其施工方法如下:

1)鉆孔準備:采用正反循環回旋鉆時其護筒內徑宜比樁徑大20～30 cm。

2)鉆孔:鉆機與樁中心平面偏差應不大于20 mm，鉆進時應有詳細記錄，成孔后樁中心軸線偏位應不大于40 mm，傾斜度應不大于1/100。

3)清孔:摩擦樁內沉淀層厚度不大于20 cm。

4)對于處于巖溶發育區的端承樁基礎，采用鋼護筒跟進成孔措施，以防止發生塌孔埋鉆事故。樁基穿過溶洞時，采取回填再鉆進的措施。

其施工注意事項如下:

1)在鋼護筒吊裝前，要準確量測鉆孔孔徑及傾斜度。

2)鋼護筒加工尺寸要比樁徑略小2 cm，但不小于設計樁徑。

3)在鋼護筒頂部夾塞軟棉物，以防止灌注混凝土時產生離析。

4)在灌注樁底—采空頂板上1 m左右的混凝土時，混凝土澆注速度要減慢，防止由于側壓力過大，致使鋼護筒變形。

5)鋼護筒采用在岸上拼裝制作，嚴禁在巷道內焊接安裝。

4 方案比較

路基方案相對造價低，但處置措施繁多，且處治效果無法檢測;橋梁方案造價相對較高，但處治措施相對簡單，且處治效果可通過儀器直接檢測，安全可靠。

巖溶地面塌陷最直接的危害就是造成本路段路基處于不穩定狀態。突水造成的地面塌陷還未穩定，且目前寺前鋪煤礦還在生產中，不可避免的大量抽排礦坑地下涌水，所以不排除地面塌陷進一步發展的可能性。

針對以上兩種處置方案情況，在關閉煤礦生產的前提下，為了從根本上解決該路段的病害，達到一勞永逸的效果，最終采用橋梁跨越的方案。

5 結束語

高速公路在建設過程中難免會碰到巖溶發育的地區，合理選擇通過方式十分重要，在確保安全的前提下，既要節省資金，又要便于施工控制。本文對不良地質進行了成因分析，并提出了兩種處治方案，最后推薦橋梁跨越方案，可供類似工程處治參考。

［1］JTG B01－2003，公路工程技術標準［S］.

［2］JTG D30－2004，公路路基設計規范［S］.

［3］JTG/T F10－2006，公路路基施工技術規范［S］.

［4］貴州省交通廳.巖溶地區公路基礎設計與施工技術指南［Z］.

［5］山西交通廳.采空區(空洞)勘察設計與施工治理手冊［Z］.

［6］JTG D62－2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范［S］.

［7］JTG D63－2007，公路橋涵地基與基礎設計規范［S］.