巖溶地區公路工程的主要挑戰

巖溶地區地質條件復雜，公路工程與巖溶之間的相互作用非常顯著。一方面，復雜的地質環境、水文環境制約了巖溶發育地區的公路修建，例如巖溶地質條件極易導致路基塌陷、橋基失穩、隧道突水、邊坡失穩等地質災害；另一方面，公路工程建設也會影響甚至破壞沿線生態環境。

目前，我國巖溶地區公路工程面臨的挑戰，主要集中在勘察設計、路基鋪筑、橋梁工程及隧道工程方面。

勘察設計方面

由于隱伏巖溶形態各異，空間分布規律性差，在巖溶地區，無論是路基基底、橋梁樁基、隧道洞身，還是橋隧的大小長短，均有可能存在巖溶不良地質體。目前的勘察設計時間與經費均有限，無法對通過巖溶地區的公路路基基底和構造物進行全面詳細的勘探，且勘探方法比較單一、效率低下，鉆探往往是“一孔之見”，這使得施工前難以對橋隧地質情況完全清楚掌握。所以勘察工作結果往往是“測不夠，探不準”，時常出現勘探資料與實際情況之間存在較大誤差的現象。

隧道開挖遇上巖溶突水突泥

以隧道工程為例，為提前發現掌子面前方的巖溶地質不良體，加強施工過程中的巖溶隧道地質超前預警工作是非常有必要的，這項工作也因此被建設各方高度重視并寄予厚望，個別委托方甚至提出“達到百分之百的預報準確率和一米不差的預報”精度要求。委托方的心情可以理解，但這目前確實是一種苛求，巖溶地質是極其復雜的一種不良地質體，現有探測技術用于極其復雜的地質不良體，準確率本身就存在局限性，委托單位需要正視問題，聯合設計單位、施工單位、第三方檢測單位，實事求是、共同努力，才有可能提高對巖溶不良地質體的正判率。

路基鋪筑方面

在巖溶地區新建高等級公路，如何確保路基基底的穩定是首要考慮的問題。巖溶地區公路路基基底的特點為不均勻性，這是由巖溶地區地表及地下巖溶形態發育不一導致的。石芽、石筍、漏斗、落水洞、土洞等巖溶形態使巖溶地區路基基底的處治復雜化，各種裸露于地表和埋藏于地下淺層大小規模不均勻的巖溶形態不但會造成路基施工困難，也極易造成路基在修筑或運營過程中發生不均勻沉降、塌陷、受淹水毀等質量安全事故。因此，如何評價巖溶發育區、防治巖溶地質對路基及結構物的影響是非常關鍵的問題。其中，巖溶水和淺層隱伏巖溶形態的勘探及處理技術是巖溶地區路基修筑的難點。例如，廣西桂林市至陽朔縣高速公路由于在勘察設計階段對巖溶土洞問題考慮不周，未考慮到溶蝕平原覆蓋巖溶會產生土洞問題，造成路基施工時大量土洞暴露，產生地面塌陷，造成工程大量變更和工期損失。

巖溶水的處理是巖溶地區修筑公路的重中之重。如果巖溶水處理不好，公路工程到運營期仍會發生種種水毀事故。巖溶水對路基產生影響的三種主要方式分別是在雨季時消水困難或地下水反涌，造成水位大幅上漲，沖刷、淹沒路堤，造成路堤坍塌或沖毀；在地下水的漲落、流動及地下水與地表水互相補給過程中，浸泡、軟化、潛蝕、沖蝕基底或路基，導致路基填料或地基土細料流失，最終引發不均勻沉降、塌陷等；封閉地下管道裂隙中水位急劇變化會引起水氣壓力沖擊路基或真空吸蝕，而地面塌陷的最主要原因就是地下水位下降形成的巖溶腔真空吸蝕作用。

關于巖溶水的處理，應在盡量多了解巖溶水水量、水位等水文變化規律的基礎上，以疏導為主，采取因地制宜，因勢利導的方法。巖溶水量的估計寧大勿小，相應的排水建筑物也應寧寬勿窄，處理上疏導比堵塞好，橋跨比涵洞好。

巖溶地區路基修筑填料來源十分困難。其特點是土質填料缺乏，而石灰巖石料豐富。巖溶地區土壤淺薄，主要為高液限黏土，黏土含水量和塑性指數高、變形大、強度低，路基填筑施工困難、穩定性差。同時，土壤對當地村民來說相當重要，是種植的希望，故巖溶地區路基填料往往以石方為主，但石方開挖對環境破壞較大。如何合理開挖，合理利用地材，確保填石路堤施工質量，保護有限的耕地，不破壞沿線景觀，使公路建設與環境保護相結合，根據可持續發展要求建設生態路、環保路，是在巖溶地區修筑高速公路工程必須面對的難題。

由于巖溶裂隙的存在，巖溶山區開挖出來的路塹邊坡往往是俗稱“土夾石”的石方邊坡，其主要存在三種問題。一是“土夾石”的石方邊坡在雨水作用下，會發生石間土流失，坡頂土溜塌；二是由于自然或爆破等種種原因，石方邊坡的坡頂或坡中的個別危石，存在因自然條件變化而滾落的可能；三是由于設計或爆破開挖施工不當等原因，會導致石方邊坡沿裂隙面、層理面滑塌。

其中，前兩者相對于整個邊坡而言，屬于局部失穩問題，在巖溶地區最為常見，一般采用漿砌片石保護面墻、清理危石的防護手段，情況嚴重的可采用主動或被動的剛性或柔性防護網。第三種問題為整體失穩問題，由于設計邊坡坡度與原石方邊坡層理面角度不符，往往會出現“切腳”的情況，從而造成失穩的趨勢。因此防治巖溶路塹邊坡病害及地質災害問題，減少公路施工和運營過程中巖溶邊坡病害成為了巖溶地區公路修筑過程中的一項關鍵技術。

橋梁工程方面

巖溶地質對橋梁建設的影響主要體現在地基穩定性與承載力、成樁與質量控制；不合理的橋基布設易誘發巖溶地質災害等問題。

廣西宜州至河池高速公路巖溶山區“土夾石”邊坡開挖情況

高等級公路進入巖溶山區后因地面起伏大，山高谷深，橋型復雜，因而對基礎承載力提出了更高的要求，也使大直徑樁基礎等深基礎形式被廣泛采用。復雜多變的各種地下巖溶形態造成了此類基礎持力層難以確定、成孔困難、施工事故多發等問題。例如，在建的廣西天峨龍灘特大橋橋梁擴大基礎，因基底巖溶裂隙發育，其他水系的水通過巖溶管道灌入，造成圍堰失敗，影響工期兩個月之久。

巖溶地質形態對樁基成孔施工的影響可歸納為覆蓋層、溶洞、不完整巖溶形態、巖溶地下水四大方面，并且這四種影響因素往往是在同一樁基中同時存在的。橋基巖溶問題一般出現在地下深層，特別是“串珠式”溶洞處理困難，對橋梁結構物危害性大，在巖溶發育程度低的地區也時有出現，因此巖溶橋基問題顯得比較突出。巖溶地區橋梁樁基施工存在的問題和常見的事故主要有成孔方法選擇不當、漏漿、塌孔、鉆孔偏斜、卡鉆、掉鉆、混凝土流失等。

隧道工程方面

當隧道穿越可溶巖地層的節理、裂隙、斷層等不連續面，或遭遇溶洞、溶管、暗河時，拱頂巖塊垮塌、涌水、突泥是極易發生的地質災害。巖塊垮塌、突水突泥的發生具有突發性，往往會造成人員安全問題及施工設備和材料的嚴重損毀，施工被迫中斷，從而造成巨大的經濟損失，大量涌水排出的同時還會經常造成地表水土流失，塌陷，形成嚴重的環境問題。因此，如何提前預報前方巖溶地質不良體，防治涌水、突泥災害，確保施工安全和隧道運營的長期穩定是修建隧道的技術難題。

從勘察設計到建設施工，從路基到橋梁，再到隧道。巖溶對公路工程提出的挑戰覆蓋了公路建設的方方面面，需要公路人步步為營、一絲不茍、嚴陣以待。