1、岩溶区路基施工技术探讨摘要：针对山区高速公路路基施工中经常遇到岩溶发育、地质情况复杂的不利地质环境，结合凤大高速公路工程实际，从岩溶区路基施工方案的选择、施工处理的实施及效果，简要探讨公路中常见的岩溶处理方法及施工要点。 关键词：高速公路 岩溶路基 施工 注浆 中图分类号：U412.36+6 文献标识码： A 文章编号： 0 引 言: 随着经济的发展，我国公路里程的增加，路网密度也越来越大， “十二五”期，按照“所有县实现三十分钟上高速”的原则，湖南省高速公路规划新开工建设 800 多公里，到“十二五”末全省高速公路通车总里程将达到 7200 公里以上，其中山区高速公路的比例将大大提高。在高速
2、公路建设过程中经过岩溶等不良地质区域无法回避。由于岩溶区工程地质情况错综复杂，因为不同的岩溶地质，其处治方法各异，处理结果的好坏，将直接影响到工程的质量、安全及高速公路的使用品质，轻则造成经济损失，延误工期，重则在施工及运营过程中造成重大的人员伤亡。因此，迫切需要一套行之有效方案来指导岩溶区路基的施工。笔者结合凤大高速公路岩溶区路基灌浆处理的部分经验，总结了较为合理的岩溶区路基施工技术，为岩溶地区的溶洞处理积累工程经验。 1、工点概况 凤大高速公路建设项目地处云贵高原边缘，地势西高东低，海拔300700 米。区内地貌形态以岩溶山地地貌为主。按成因、形态划分，全线大部分路线穿越的地貌类型为溶蚀构
3、造石丘洼地谷地地貌，起点一带，地貌类型为砂页岩低山丘陵。溶蚀构造石丘洼地谷地主要由中上寒武统灰岩白云岩组成，标高 600700 米。相对高差一般 50100 米。石丘、洼地相间，漏斗、落水洞众多，溶洞、地下河发育。洼地面积一般约为 0.1 平方公里，多呈半封闭状态，底部堆积有厚度不一的残坡积物。谷地较少，但较开阔。在 K2+500K7+980 一带，谷地、洼地紧密衔接，呈串珠延伸。洼地、谷地展布方向基本与构造线一致。 2、注浆施工方案的选择 由于前期的勘察工作不尽详细，在 K3+500K15+000 段施工中揭露了大量的岩溶现象，路面下、路堑中揭露了大型的溶洞及地下暗河，给施工带来极大的难度，
4、路基的长期稳定也受到严重威胁。通过 2011 年度省交通运输厅组织的设计回头看活动，为进一步探明该工点的地质状况，指导下一步施工，通过对工点进行地质补勘和高密度电测，发现该路段岩溶十分发育，落水洞、漏斗、溶洞、地下河、溶蚀洼地多。根据该路段所处路基岩溶发育情况，通过为防止岩溶塌陷，该工点采取注浆处理，取得了良好的效果。 本段的地质条件有四大病害题困扰着路基施工： 2.1 由于地下洞穴顶板的坍塌，或因溶洞内充填物被地下水的运动所带走，使位于其上的路基发生塌陷、下沉或开裂。 2.2 较大的石芽石形成的地基局部不均匀，易使路基产生差异变形，且石芽周围充填软塑红粘土，影响路基的设计与施工。 2.3 雨
5、季落水洞难以及时排水，易在洼地、槽谷等形成积水区，从而影响路基的稳定性。由于地下岩溶水的活动或因地面水的排泄不畅，而导致路基基底冒水、水淹路基、水冲路基等病害。 2.4 漏斗使地面呈凹陷状，其内土质疏松，填筑路基后，易引起进一步塌陷。为解决这四大岩溶路基病害，防止路基塌陷,根据注浆机理，拟采用注浆处理的方法进行路基施工处理，通过采用惰性材料形成的浆液,在一定压力作用下注入岩溶裂隙、溶洞中以及软塑黏土体孔隙中,将其中的空气、 水分排出,使浆液加密、加大、加厚,加固土体,首先是填充岩溶溶洞及岩溶裂隙,其次是封闭岩、 土界面,形成隔水帷幕,切断地表水与地下水、孔隙水与岩溶水之间的水力联系,防止土体潜
6、蚀的发生,从而防止地面塌陷;如土体中存在着软弱夹层,再进行加固土体软弱夹层,并在注浆中加入钢筋笼形成微型桩的复合加固体系。 通过注浆填充液凝固后,具有的刚性和强度而改变岩层及土体的性状,使岩土的变形受到约束,强度得到提高,从而达到控制地基整体沉降、减少变形的效果，达到处治效果。 3、具体注浆工艺与设计 3.1 注浆工艺 通过反复灌注水泥浆或水泥玻璃浆等浆液充填岩溶及岩溶裂隙，堵塞岩溶“天窗” ，阻止土颗粒在垂直和水平方向的运移，实质上是形成一个防止土颗粒运移的“准水平帷幕” ，从而达到路基的稳定。具体工艺如下。 3.1.1 将注浆套管嵌人基岩并与之固结呈封闭的注浆管，使浆液压入岩溶裂隙和溶洞中
7、。 3. 2 浆液在岩溶中凭借压差“寻找”低压及岩溶薄弱环节直至返至地表，采用相应工艺，逐渐将路基范围内“天窗”封堵。 3.3 钻孔设计与注浆量计算 3.3.1 钻孔设计 （1）钻孔密度的设计 岩溶发育的复杂性及不均匀性，使查明岩溶的实际分布、空间形态及发育特征难度很大。因此，一般情况下，注浆孔均采用均匀布置，除判明了准确的土洞和“天窗“位置可集中布孔应采取针对性注浆外，注浆布孔原则如下。 钻孔密度适当，控制在 3050m2/孔为宜。钻孔过密，浆液串孔严重，注浆相互干扰达不到质量提高的目的和良好的效果，同时大大增加了钻探的工程数量。 注浆孔距、排距应小于浆液扩散半径，并应相互搭接。根据相关资料
8、，在这种岩土环境下，注浆影响较常见的距离为 8m 左右，钻孔过稀易造成注浆空白区，遗漏岩溶“天窗” 。考虑注浆的相互搭接，孔距宜6.07.5m 左右。 当钻孔密度受各种外界条件限制难以达到合理密度时，可采用增加斜孔设计；增长钻孔注浆段长度；改善注浆工艺等手段达到注浆质量要求。 注浆孔的布置主要根据注浆加固工程所处的路基类型、线路标准、路基型式(路堤、路堑)、工程所处线路地段，一般可采用等边三角形、等腰三角形、等腰直角三角形等形式布置。对可溶岩裸露地区，应实地测绘并结合物探成果按照构造线或岩溶发育布置钻孔。 （2）钻孔深度的设计 根据路基病害成因及注浆机理，钻孔深度的设计原则如下。 钻孔必须钻入
9、基岩(灰岩)面以下，以岩溶发育标高作为设计孔深的依据，原则上钻孔要遇到岩溶通道。 钻孔在土石界面以下灰岩段不少于 5m，未遇岩溶通道应加深23m。 （3）斜孔的设计 根据相关资料，在岩溶路基病害处理中斜孔的注浆效果较直孔好。尤其是线路中心底部的塌陷病害宜设计斜孔注浆。斜孔设计倾向宜垂直线路走向，倾角采用式 计算 tg（H+h）/S =arctg(H+h)/S 式中：钻孔倾角； H路堤高度， h第四系松散土层厚度或第一层溶洞深度， s孔位至线路中线的垂直距离， 3.3.2 注浆量计算 3.3.2.1 注浆量计算公式 注浆量计算常采用经验数据法、工程地质比拟法、浆液均匀扩散的单孔注浆计算法等三种方
10、法。鉴于岩溶的不均一性，本文重点介绍整体计算法，计算公如下。 P=V/m 其中：VAL 式中：p注浆折合水泥重量。 V 一岩溶注浆体积，m3； 岩溶中水泥结石充填系数，按水平帷幕考虑，空洞 =1，充填溶洞 =0.70.2； 浆液损失系数，1.11.2； m水泥结石率，指 h 水泥制成水泥浆后结石的体积为 0.60.9； A注浆控制面积， L注浆段长度，m，应考虑土石界面处土层厚 0.5m； 岩溶率或土层裂隙率。 3.3.2.2 注浆计算参数的选择与确定 注浆控制面积(A)的计算原则。注浆控制面积是注浆量计算的重要数据。 A线路长度注浆宽度 B 注浆宽度 B 的确定。路堤：与路堤填高关系密切，计
11、算至坡脚外2m。路堑：一般可采用中线两侧各 8m，或侧沟外 4m，或挡墙顶外 2-3m。 注浆段长度 L。灰岩段一般采用 5-8m，另考虑土石交界面处土层加固厚度，平均按 0.5m 计。 岩溶率 。由于何种岩溶率难以准确得出，目前一般采用线性岩溶率。 浆液损失系数 。当注浆加固范围(面积)较大时，特别是宽度较大，损失系数可取 1.05，甚至 1.10。 当注浆加固范围(面积)较小时，宽度较窄或岩溶极发育时，损失系数取 1.20。 浆液充填系数 。当溶洞无充填物时，充填系数为 1。当岩溶充填率越高时， “水平帷幕”机理，充填系数随之降低：该系数有待进一步总结、调整和完善 水泥结石率。根据试验，1
12、 吨水泥制成水灰比 1：1 的水泥浆，其结石率近于 1 m3 时，但由于岩溶中注浆充填物具有过滤作用，水分流失，因此浆液水灰比降低，结石率明显降低，所以水泥结石率一般采用 0.6-0.7。路基岩溶塌陷注浆设计的工程数量往往与施工实际存在一定的误差，这种误差的存在有岩溶率选用、勘探精度和注浆参数合理选择等理论上的误差，也有施工不到位，注浆技术、工艺没掌握，甚至指导思想上的施工误差，因此需要在注浆工程实践中进一步总结提高。 4 处理效果 在处理过程中，监理工程师对施工过程的每一道工序都进行全程监理，涵盖材料的进场、消耗、钻探、注浆以及混凝土的搅拌等各个流程。同时，还对施工的质量进行了严格的抽查：对
13、于岩溶注浆，每个施工阶段完工之后，都布置检查孔对钻孔取芯的质量进行检查。结果显示，溶蚀裂隙和溶洞全部被块状或短柱状的水泥结石所充填，从而有效地堵塞了土体运移的通道；从注浆前后的钻探循环水量对比中也发现，注浆前的孔钻漏水和孔口返水现象也得以解决。通过注水试验，可以发现，岩层单位长度吸水率大幅下降，满足设计要求，效果良好。 5 结语 总之，对于路基岩溶病害的治理，文章中提出的分析及治理方法还需要在实际的运用中不断的总结，以提高其适用性；这其中的关键是掌握岩溶发育特征的前提下，怎样结合路基的基础形式把己经成熟的各种分析方法及地基处理技术合理的运用。 综上所述，在凤大高速公路岩溶路基的处理工作中运用了注浆和钢筋混凝土盖板综合的处理方案，这些方法经过实际工程的检验，取得了良好的效果，为我国在同类型的岩溶路基施工方面积累了宝贵的经验。 参考文献： 1中华人民共和国交通部公路路基施工技术规范（JTJ03395） 人民交通出版社，1996 2中华人民共和国交通部公路桥梁施工技术规范（JTJ0412000） 人民交通出版社，2000 3赵明华，杨明辉连续配筋混凝土板在岩溶及采空区公路建设中的应用中南公路工程，2003， 28（1）： 711 4赵媛强夯处理软弱在高填土涵洞设计中的应用法山西建筑， 2003， 29（5） 5李彬峰路基岩溶塌陷注浆整治施工工艺探讨西部探矿工程，2003，15（4）.
