某高速公路粵境連平段巖溶發(fā)育特征的探討

■甘林燦

（廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司廣東廣州510507）

某高速公路粵境連平段巖溶發(fā)育特征的探討

■甘林燦

（廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司廣東廣州510507）

高速公路路線長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)的地貌單元多、地層年代不一、局部不同程度受構(gòu)造作用影響，導(dǎo)致沿線巖溶發(fā)育情況復(fù)雜多變。本文通過(guò)對(duì)某高速公路全線13個(gè)大型構(gòu)筑物按巖溶場(chǎng)地類型、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、可溶巖地層特點(diǎn)等多方面進(jìn)行對(duì)比分析，統(tǒng)計(jì)了各構(gòu)筑物的可溶性巖鉆孔數(shù)量、場(chǎng)地鉆孔遇洞率、單孔線巖溶率、巖溶發(fā)育部位等信息，總結(jié)歸納出了該項(xiàng)目巖溶發(fā)育的特點(diǎn)，以期對(duì)巖溶的研究和預(yù)判起到一定的輔助作用。

高速公路 巖溶 場(chǎng)地 發(fā)育特征

1 引言

某高速公路粵境連平段起點(diǎn)位于贛粵省界九連山脈南麓的李屋排，沿丘陵、局部山谷及河谷展布，終于隆街鎮(zhèn)岑告村，路線總長(zhǎng) 59.130km，路基寬33.5～41.0m，雙向六車道或八車道，設(shè)計(jì)速度為100km/h。可溶性灰?guī)r主要分布在橋梁及隧道等段落。

2 巖溶發(fā)育場(chǎng)地

場(chǎng)地位于丘陵區(qū)，間夾山間谷地，局部為河流谷地，未見石芽、峰林或孤峰、漏斗等典型的喀斯特巖溶地貌存在，以淺埋藏型巖溶或淺覆蓋型巖溶為主。按場(chǎng)地類型，可分為河谷型場(chǎng)地、山谷型場(chǎng)地及山體型場(chǎng)地。

2.1 河谷型巖溶場(chǎng)地

位于河流沖積谷地或平原，地形較平坦。分布在上坪河谷地的上坪互通立交AK0+882跨河橋，連平河谷地的賴屋大橋、連平南互通立交AK0+387.5匝道橋，以及連平河支流谷地的礁砍石大橋。

2.2 山谷型巖溶場(chǎng)地

位于山間谷地，一般見有小溪流，場(chǎng)地不太開闊，地形從山溝往兩側(cè)坡腳逐漸提升。分布在上坪鎮(zhèn)的大塘面、新圍、陳泥坑、洋飛坑，元善鎮(zhèn)的分水 垇，溪山鎮(zhèn)的黃屋，以及隆街鎮(zhèn)的永興圍、張屋等大橋。

2.3 山體隱伏型巖溶場(chǎng)地

位于地下水侵蝕線以上的山體，下伏于其他地層，灰?guī)r不直接出露。分布在上坪隧道南側(cè)，以及花村嶺隧道南側(cè)。

3 可溶性巖的地層年代

本項(xiàng)目可溶性巖主要為石炭系忠信組、石凳子組及泥盤系老虎頭組灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r等。

4 巖溶區(qū)的斷裂構(gòu)造

項(xiàng)目區(qū)處于廣東省北部，根據(jù)《廣東省構(gòu)造體系圖1：20萬(wàn)及說(shuō)明書》，區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造以北東向、南北向規(guī)模較大。延伸較遠(yuǎn)、影響范圍較大的有恩平～新豐北東向褶斷構(gòu)造帶，以及連平～隆街南北向斷裂帶。

項(xiàng)目區(qū)受恩平～新豐北東向區(qū)域性次級(jí)斷裂影響的有連平南互通立交AK0+387.5匝道橋、賴屋、永興圍及張屋大橋，受局部中小型斷裂影響的橋梁有大塘面及陳泥坑大橋。

表1 全線巖溶區(qū)橋隧巖溶發(fā)育情況統(tǒng)計(jì)表

5 巖溶發(fā)育情況統(tǒng)計(jì)

為歸納巖溶特征，對(duì)全線范圍的13座巖溶區(qū)橋梁和隧道的478個(gè)鉆孔按巖溶場(chǎng)地類型、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、可溶巖地層特點(diǎn)等多方面進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

6 巖溶發(fā)育特征

通過(guò)對(duì)全線13座橋隧工程的巖溶發(fā)育狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析，可揭示出本項(xiàng)目的一些巖溶發(fā)育特征。

6.1 不同的場(chǎng)地類型其巖溶發(fā)育程度不同

總體而言，河谷型巖溶場(chǎng)地比山谷型發(fā)育，山谷型巖溶場(chǎng)地比山體型發(fā)育。這是因?yàn)椋鲌?chǎng)地不同的地下水賦存狀態(tài)，決定了其巖溶的可發(fā)育程度：河谷型巖溶場(chǎng)地較為平坦開闊，具有良好的地下水補(bǔ)給和賦存環(huán)境；山谷型場(chǎng)地地形起伏較大，且表層多具沖積的粘性土層，不利于地表水下滲；山體隱伏型巖溶存在于隧道工點(diǎn)，地形起伏變化大，地表水以側(cè)向徑流和面流為主，少量地下水入滲。

如位于河谷型巖溶場(chǎng)地的陳泥坑大橋，鉆孔遇洞率達(dá)52%，一般線巖溶率10～25%，而前后僅一山之隔，距離均不足一公里的同年代地層的山谷型巖溶新圍大橋和洋飛坑大橋，鉆孔遇洞率僅為15～19%，線巖溶率2～6%。

6.2 河谷型巖溶場(chǎng)地，巖溶隨機(jī)強(qiáng)發(fā)育，溶洞規(guī)模、形態(tài)等規(guī)律性不強(qiáng)

該場(chǎng)地地下水補(bǔ)給豐富，地表有良好的碎石土及砂土潛水層，地下水循環(huán)交替好，極有利于巖溶發(fā)育。尤其是（古）河床一帶巖溶極發(fā)育，河流階地部位強(qiáng)發(fā)育，如上坪互通立交AKO+882匝道橋、連平南互通立交AK0+387.5匝道橋、賴屋大橋、礁砍石大橋等，鉆孔遇洞率一般在60%以上，線巖溶率一般30%以上，溶洞規(guī)模、形態(tài)不一，規(guī)律性不強(qiáng)。

6.3 山谷型巖溶場(chǎng)地，不同的微地貌單元處其巖溶發(fā)育程度不一

一般而言，位于溪流部位處巖溶最發(fā)育，因?yàn)樵撎幘哂休^好的地下水補(bǔ)給和流動(dòng)性，如大塘面大橋巖溶強(qiáng)發(fā)育于K10+707～732的溪流兩側(cè)、賴屋大橋巖溶極強(qiáng)發(fā)育于K34+285～375的溪流附近；此外，坡腳部位因山體強(qiáng)風(fēng)化巖裂隙水與谷地潛水循環(huán)交替，巖溶相對(duì)發(fā)育，如新圍大橋K13+241坡腳、陳泥坑大橋K14+000坡腳均揭示了較發(fā)育的巖溶。

6.4 山體型巖溶發(fā)育部位一般在巖面淺部，深部巖溶沿高角度裂隙、破碎帶發(fā)育

上坪隧道、花村嶺隧道穿越山體，其出口端均揭示灰?guī)r分布，巖溶弱～中等發(fā)育。根據(jù)勘探及施工揭露，隱伏巖溶主要揭示在強(qiáng)風(fēng)化土狀砂巖和微風(fēng)化灰?guī)r交界處，雨水從強(qiáng)風(fēng)化砂巖下滲至灰?guī)r巖面，沿傾斜面或節(jié)理面流動(dòng)形成淺部巖溶。如上坪隧道出口僅于XSZK15-2鉆孔，僅在巖面淺部揭示小溶洞。

隧道圍巖如遇節(jié)理破碎帶，則沿破碎帶形成帶狀深層巖溶。花村嶺隧道出口僅于XSZK26鉆孔，在微風(fēng)化灰?guī)r巖面11m以下揭露高達(dá)3.4m的溶洞，后經(jīng)開挖施工及雷達(dá)探測(cè)驗(yàn)證，該溶洞為貫通溶洞，沿破碎帶發(fā)展，走向約66°。見下示意圖。

6.5 有斷層破碎帶切過(guò)的部位，巖溶尤其發(fā)育

項(xiàng)目區(qū)位于恩平-新豐褶斷構(gòu)造帶北段，大小斷裂發(fā)育，斷裂帶范圍巖石節(jié)理很發(fā)育，更有利于地下水的滲透，進(jìn)而發(fā)展為巖溶。巖溶發(fā)育規(guī)模與斷裂帶規(guī)模直接相關(guān)。

若小斷層相切，巖溶沿?cái)鄬幼呦虺示€狀發(fā)育。如大塘面大橋，斷層切過(guò)K10+882左12.9m、K10+907左4.2m及K10+957左12.9m處樁基，三處均揭示溶洞和構(gòu)造角礫巖，與斷層走向一致。鉆孔遇洞率37.5%，洞高1.0～5.3m，巖溶發(fā)育段落厚1.92～5.3m。

圖1 仰拱底板雷達(dá)探測(cè)揭示溶洞示意圖

若中等規(guī)模斷裂相切，巖溶沿?cái)鄬悠扑閹Оl(fā)育。如陳泥坑大橋在K14+120及K14+160墩臺(tái)遇洞率達(dá)62.5%，單洞高0.3～3.3m，巖溶發(fā)育段落最厚達(dá)9.8m（位于破碎帶中間部位）；因斷裂帶高角度相切，導(dǎo)致同墩臺(tái)相鄰兩根樁長(zhǎng)差別較大，達(dá)12m。

若鉆孔位于較大規(guī)模斷裂帶內(nèi)，地表水下滲較多，易發(fā)育形成串珠狀溶洞及大溶洞。如連連平南互通立交AK0+387.5匝道橋AK0+400號(hào)墩，在孔深3.50～71.02m串珠狀巖溶發(fā)育；永興圍大橋K53+951右12.4m，在孔深11.00～48.74m均為串珠狀巖溶、張屋大橋K58+059左幅墩臺(tái)，在孔深26.70～98.70m均為串珠狀巖溶及溶洞堆積物。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)全線的橋隧工程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，歸納出了本項(xiàng)目的一些巖溶發(fā)育特征。對(duì)于指導(dǎo)開展巖溶研究，具有一定的輔助作用；對(duì)于指導(dǎo)開展巖溶區(qū)勘探生產(chǎn)，如：預(yù)判場(chǎng)地巖溶發(fā)育程度、準(zhǔn)備鉆探材耗、制定勘察計(jì)劃，以及推測(cè)下伏斷層產(chǎn)狀，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用。

對(duì)于較開闊的河谷型場(chǎng)地，或斷裂帶部位，巖溶極發(fā)育且規(guī)律極不均勻，樁基逐樁鉆探的常規(guī)勘察方法，因“小孔之見”具有一定的局限性，建議需要時(shí)進(jìn)行一樁多孔鉆探，或采用跨孔CT映射及鉆孔孔內(nèi)管波法等物探手段，以詳細(xì)查明樁基的巖溶發(fā)育狀態(tài)，確保橋基安全。

[1]常士驃，張?zhí)K民。工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版） [M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[2]大慶至廣州高速公路粵境連平至從化段D1合同段施工圖設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察報(bào)告 [R].廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司.2011～2014.

[3]廣東省高速公路勘測(cè)管理規(guī)程（試行） [S].廣東省交通運(yùn)輸廳.2014.

U412.36+6[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-129-2

甘林燦（1986～），男，畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢），獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，工程師，研究方向?yàn)閹r土勘察設(shè)計(jì)。