巖溶地區路基病害勘察技術分析

張鵬輝?高軍煥?張春蕾

摘 要：公路建設乃百年大計，道路質量的好壞與路基穩定性有直接的關系。據不完全統計，公路缺陷80%以上的原因是由于基礎病害探測不準確從而導致處理不當引起的。因而，用成本低、效率高的地球物理勘探方法查明灰巖地區溶洞等病害分布并用科學的方法對其處理對保證公路質量有重要意義。

關鍵詞：巖溶地區；路基病害勘察

1 巖溶地基穩定性問題分析

1、巖溶洞穴對工程穩定性的影響。巖溶洞穴對工程的危害，主要表現為建（構）筑物（包括路基）基礎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。地下水化學作用及物理作用形成的洞穴堆積物有化學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：化學沉積主要指各種形態的碳酸鈣沉積物。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、穩定性差，如粘土質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，覆蓋著第四紀松散土層。土層中地下水位埋藏淺，一般具有統一潛水面，當基巖巖溶發育時，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），一側軟弱結構面（節理面），在附加載荷作用下，可能形成基礎連同持力層向臨空面或軟弱松散土一側滑移。巖溝石芽犬牙交錯，溝（槽）內土質往往松散，形成巖石與土無規律分布的土石地基。由于巖、土地基剛度相差甚劇，造成地基沉降不均勻。

2 巖溶地區路基病害勘察技術應用

1、淺層巖溶加固處治技術研究

淺巖溶主要采用堵塞、充填的方式封閉處理。將巖溶內部充填物全部挖除至硬土層上，然后根據開挖深度，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土工布做防水層，防止雨水進入已經處理的巖溶內部，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。基坑開挖至設計標高時，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，施工時應特別注意參數的選擇和施工控制。注漿范圍為巖溶開挖基底標高下4m～5m內的粒狀松散體，通過對巖溶下部土體進行注漿，改善巖溶內部充填物的土質條件，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，滲透系數大，為保證漿液能夠完全充填注漿范圍中的裂隙，注漿時應嚴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，每循環間隔時間為2h。

注漿結束后，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，其固結體抗滲性能良好。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有原漿性能（粘度、密度、固相含量），摻加水泥及結構劑后的流變參數及固化速度，固化時塑性強度的增長率以及后期強度。國內采用黏土固化漿液注漿施工較成功的有廣州地鐵楊體區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。目前國內注漿施工中大量采用的是水泥凈漿、水泥砂漿及部分化學漿液。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，很難形成整體的堵水帷幕，堵水效率低，一般僅50%～60%。而化學漿液成本更高，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時，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，鋼筋網分上下兩層設置，由22螺紋鋼筋焊接而成，間距20cm。安裝時將鋼筋網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土工布的方法，防水層鋪設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，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

根據不同類型的落水洞，采取相應的處治措施：

（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，須經過詳細的地質勘探和分析，調查清楚巖溶的發育情況和發展規律，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 結束語

綜上所述，現代物質文明的高度發達和科學技術的飛速發展，為自然災害的防治提供了必要的基礎和手段。然而，自然災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展，隱藏在地下的巖溶塌陷也應運而生，發生的頻率與強度愈來愈大，危害性也隨之增大。公路建設在經濟建設中占有舉足輕重的地位。我國部分地區地質情況復雜，溶洞等地質病害眾多，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（包括其它地質病害）探測方法技術，其探測結果可指導公路路基處理。

參考文獻

[1]母進偉，雷明堂，梁軍林，石連富.巖溶路基病害與處置技術國內外研究現狀[J].中國巖溶.2015（02）

[2]楊峰.巖溶地區路基病害勘察技術及處理方案研究[D].中南大學2014