三靈高速公路黃土狀低液限粉土地質(zhì)條件下路區(qū)內(nèi)溶洞處理方法

王沐寒/中鐵建大橋工程局集團(tuán)第四工程有限公司

三靈高速公路黃土狀低液限粉土地質(zhì)條件下路區(qū)內(nèi)溶洞處理方法

王沐寒/中鐵建大橋工程局集團(tuán)第四工程有限公司

三靈高速公路K155+000－K159+067段地形復(fù)雜、地質(zhì)不良，路區(qū)內(nèi)溶洞發(fā)育且分布廣泛，為消除隱患，防止病害，采用挖除回填、灌漿、砼加固樁、鋪設(shè)土工格室、布設(shè)砼止水帷幕等方法進(jìn)行處理。本文介紹了施工方法、質(zhì)量控制及效果。

粉土；溶洞；灌漿；砼加固樁；土工格室；止水帷幕

一、工程概況

三門峽至靈寶高速公路K155+000－K159+067段位于黃河南岸的黃河二、三級(jí)階地和臺(tái)塬的過(guò)渡地帶，沿線地形起伏、溝壑縱橫，多是臺(tái)階陡坎地形。路區(qū)土質(zhì)為淺黃色黃土狀低液限粉土，土質(zhì)干燥松散，孔隙大，具濕陷性，工程性質(zhì)差，遇水極易形成溶洞。

二、溶洞處理方案的確定

1.溶洞的形成及特點(diǎn)。由于地形落差較大且土質(zhì)不良，降雨量大時(shí)，地表水向低洼處匯集，對(duì)土體產(chǎn)生沖擊侵蝕，久之便形成水溶洞。概據(jù)溶洞的成因及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況看，溶洞一般由進(jìn)口落水洞（直洞）、洞體及出口三部分組成。由于形成時(shí)間及埋藏深淺的不同，有的溶洞尚未發(fā)育，只具備第一部分或前兩部分。

三靈高速公路K155+000－K159+067段溶洞具有形成快、走向復(fù)雜、埋深較大、隱蔽性強(qiáng)等特點(diǎn)，且多為溶洞群。

2.處理方案。溶洞對(duì)路區(qū)造成的潛在危害性極大，必須從根本上處理，為此我們先后多次組織人員歷時(shí)一年半對(duì)路區(qū)內(nèi)溶洞情況進(jìn)行探測(cè)，并同南京理工大學(xué)、河南省交通勘察設(shè)計(jì)院多次合作，采用氦光磁力儀及地震儀等多種方法進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定以下處理方案：

（1）對(duì)于埋深較淺的溶洞，采取直接挖除，然后回填的方法。

（2）對(duì)于走向已探明的溶洞，采取對(duì)洞體灌漿，進(jìn)口落水洞內(nèi)下填砂石，上部用砼封閉的方法。

（3）對(duì)于無(wú)法探明但存在異常的情況，采取地表以下用砼樁加固，之后表面加鋪土工格室的方法，以增強(qiáng)地基的整體性，提高地基承載能力。

（4）對(duì)于異常地段和易形成溶洞地段，除按設(shè)計(jì)做好防排水外，采取在上游設(shè)置砼止水帷幕的方法加以鞏固或預(yù)防。

三、挖除回填施工方法

1.施工工藝流程。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線確定范圍→挖除溶洞區(qū)內(nèi)土體→基底壓實(shí)檢測(cè)→分層回填→壓實(shí)檢測(cè)。

2.施工要點(diǎn)。

（1）由于溶洞區(qū)內(nèi)土質(zhì)經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間侵蝕，其礦物成份、物理化學(xué)性質(zhì)已改變，無(wú)法再用作回填料，因此挖除后須棄至界外。

（2）開(kāi)挖后須易于回填機(jī)械作業(yè)，以確保回填質(zhì)量。

（3）回填要嚴(yán)格按《公路路基施工規(guī)范》進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)確保回填部分同原地基土體結(jié)合良好。

四、灌漿施工方法

1.工藝流程。清除進(jìn)口雜物→安放導(dǎo)管至洞體→灌漿至出口出漿→封堵出口→灌漿至洞體有漿溢出→回填砂石至進(jìn)口落水洞頂部2~2.5m處→澆筑砼至洞口→澆筑封頂砼。

2.施工要點(diǎn)。

（1）灌漿采用42.5號(hào)水泥，水灰比為1: 1~1:1.2，可根據(jù)溶洞洞體的落差和形狀適當(dāng)加以調(diào)整。水泥砂漿的配比為重量比1:1。

（2）當(dāng)溶洞本身落差較小時(shí)，可采用高抬水箱等方法加大落差，以保證灌漿飽滿。

（3）進(jìn)口落水洞內(nèi)所填砂石須進(jìn)行搗固以保證密實(shí)，嚴(yán)禁使用水沉砂的方法以防造成新的破壞。

（4）砼標(biāo)號(hào)采用C25，材料配合比由試驗(yàn)室確定。

（5）封頂砼范圍應(yīng)大于洞口直徑約1米左右，且應(yīng)略高于周圍地面，以防止匯水形成新的溶洞。

（6）施工時(shí)要有專人在現(xiàn)場(chǎng)指揮，確保施工安全和施工質(zhì)量，并做好記錄。

五、砼加固樁和土工格室綜合施工方法

1.土工格室。TGL-400-200土工格室規(guī)格見(jiàn)表5-1，技術(shù)要求見(jiàn)表5-2。定另一端→連接土工格室→調(diào)整順直并最終固定→鋪筑砂礫石→碾壓密實(shí)。

3.施工要點(diǎn)。

（1）砼加固樁樁徑為1m，樁長(zhǎng)7m，按中心間距2m矩形布設(shè)。布設(shè)范圍為存在異常區(qū)域內(nèi)全范圍。

（2）加固樁砼標(biāo)號(hào)采用C15，配合比由試驗(yàn)室確定，按挖孔樁施工工藝施工。

（3）土工格室必須用木樁或鋼筋固牢，并盡量將其打開(kāi)調(diào)整順直；連接用銷子必須按數(shù)量插好，以確保連接牢固。

（4）在鋪筑填充砂礫石時(shí)，砂礫石頂面要高出土工格室頂面15cm，以保證振動(dòng)壓路機(jī)在碾壓時(shí)土工格室不會(huì)損壞，嚴(yán)禁未鋪筑填充砂礫石時(shí)土工格室受到碾壓。

（5）現(xiàn)場(chǎng)施工要專人負(fù)責(zé)，并詳細(xì)做好記錄。

六、止水帷幕施工方法

1.施工工藝流程。測(cè)量放線→人工開(kāi)挖→設(shè)立支護(hù)→繼續(xù)開(kāi)挖至完成→砼澆筑→砼養(yǎng)生→檢測(cè)。

2.施工要點(diǎn)。

（1）止水帷幕厚度為0.8m，深度為6m，長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定。

（2）止水帷幕砼標(biāo)號(hào)采用C20，配合比由試驗(yàn)室確定。

（3）人工開(kāi)挖過(guò)程要嚴(yán)格按操作規(guī)程規(guī)程設(shè)計(jì)支護(hù)，杜絕安全事故發(fā)生。

表5 -1 土工格室規(guī)格

表5 -2 土工格室技術(shù)要求

2.施工工藝流程。

（1）砼加固樁施工流程。確定異常區(qū)域范圍→測(cè)量并放線布點(diǎn)→人工開(kāi)挖成孔→澆筑砼→砼養(yǎng)生→檢測(cè)

（2）土工格室鋪設(shè)施工工藝流程。施工準(zhǔn)備→基底清理→測(cè)量放線→安放土工格室→固定一端→展開(kāi)土工格室→固

七、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本工程實(shí)踐，證明在此種地質(zhì)條件下，采用以上幾種施工方法對(duì)溶洞進(jìn)行處理是可行的，是一種經(jīng)濟(jì)合理的工程措施。經(jīng)過(guò)處理，不僅加快了工程進(jìn)度，在很大程度上消除了工程隱患，同時(shí)有效地降低了工程造價(jià)。