淺談巖溶地區路基溶洞的處理方法

■唐 崧 ■中鐵二十一局集團三公司，陜西 咸陽 712000

在溶巖地區，由于水的長期溶蝕作用，在巖層中形成溶洞、溶溝等現象，這種現象稱之為巖溶。貴州省思南至劍河高速公路第五合同段位于貴州省銅仁地區，沿線巖溶現象較發育，溶洞、石牙、溶蝕漏斗、溶蝕洼地、落水洞到處可見。這些地段路基的溶洞如果處理不好，容易導致路基下沉、開裂等病害，對路基穩定性有極壞的影響。如何針對不同類型的溶洞，采取相應的處理措施以消除水對路基的影響，是保證巖溶地區路基穩定性的關鍵。

1 溶洞的成因及類型

巖溶主要是水對可溶性巖石溶蝕的結果。巖溶形成的四個基本條件:可溶性巖石、具有溶解能力的水、巖石的透水性及水在其中的不斷流動。在實際工程中常按照溶洞對路基的危害程度進行分類，可分兩類:無水的溶洞和有水的溶洞。漏斗是地表水沿可溶性巖石豎直的裂隙溶蝕擴大或由溶洞塌陷形成的漏斗狀凹地，其橫斷面可從數米到數十米或更大，深度由1～2米至10～15米，平面形狀有圓形、橢圓形和不規則外形等形態。漏斗底部常有堆積物，無地下暗河與其連接，不能排泄地表積水。有水的溶洞常與地下暗河相聯系，雨季常有地下水涌出，地表積水也可通過地下暗河通道排走。

在實際工程中常遇到的多為小型的溶洞，孔徑和深度均不大;對大型的溶洞，道路選線時要盡量繞避，本文主要針對小型溶洞的處理方式進行討論。

2 溶洞距路基的安全距離

如果溶洞距路基較遠，對路基不造成影響。路基附近的溶洞距路基的安全距離，按坍塌時的擴散角計算如下:

L=H*ctgβ

H--溶洞頂板厚度(m);β--坍塌擴散角;β=(45+φ/2)/k;k—安全系數，取1．10～1．25(高速公路取大值);φ—巖石內摩擦角。

如在頂板巖層上有覆蓋層，則自土層底用45掛向上繪斜線，求出與地面的交點，路基邊坡坡腳應在交點范圍以外。

3 巖溶路基發育情況及相應的處理措施

地表水在運動過程中對所經過的沉積物或巖石有著重要的侵蝕作用，既包括水動力作用下的碎屑物搬運，又包括水對巖石或沉積物的化學溶蝕作用，還包括碎屑物在搬運過程中的磨蝕作用。相關處理措施如下:

3．1 堵塞

(1)對于路塹邊坡上的干溶洞，洞內用片石填塞，洞口用干砌片石鋪砌、砂漿勾縫或漿砌片石封閉。路基范圍及路塹上方溶洞內如有填充物，應予以清除，然后用塊片石填實，洞口用漿砌片石封閉，路基范圍內涌水泉眼，應將涌水引入邊溝、排水溝及截水溝。(2)路基基底或路基附近流量較大的暗河、落水洞、消水坑、涌泉等，設橋跨過;規模較小的設涵洞跨過或設擋土墻避開;路基以填方型式通過巖溶發育，多以溶槽、溶溝、石牙等型式存在時，應注意爆破清除基底部的部分溝槽等，然后重新回填夯實處理。路塹邊坡上的巖溶水徑流通道，應采用漿砌片石封閉并設排水管引入邊溝或平臺截水溝;路塹邊坡上的巖溶裂隙發育區采用噴漿護坡或M10抹面;路基范圍內的巖溶裂隙發育區先灌注M5，再用M10抹面;路基范圍內如遇落水洞或大的溶洞，且下有地下水徑流通道，應采用砼蓋板跨越或設橋涵通過。(3)對位于路基基底或擋土墻基底的干容洞，當洞口不大，深度較淺時，回填夯實;當干溶洞頂板太薄或巖層較破碎時，可爆破后回填。路基范圍內的漏斗及溶蝕洼地應采用塊片石填實，并對表層作封閉處理，再加設土工格柵(土工格柵采用高強鋼塑土工格柵，幅寬4米，極限抗拉強度:縱向≥80KN/m，橫向≥80KN/m，極限延伸率≤3%)。若邊坡為完整巖層下遇軟弱層或破碎帶，應采用擋土墻，必要時采用錨桿、錨索防護。(4)對四周高，中間低，匯水面積小，中間沒有明顯的泄水洞口又無須排水的溶蝕洼地，可以先對將溶洞底部進行強夯，然后再填碎塊石土至要求的高度。(5)對大的溶蝕洼地，若匯水面積大，洼地底部溶洞排水量大時，采用橋梁跨越。(6)對那些有排水洞口的溶蝕洼地，若填筑路基后，仍需要從溶蝕洼地底部洞口排水的，從洞口接塊片石盲溝至地表。在溶蝕洼地的底部填大的塊片石，向上依次填小直徑的塊片石。若排水量稍大時，可以做多條盲溝。(7)對單獨的無水溶洞，可以采用漿砌片石回填，也可以先填片石再注漿回填。(8)對于路塹邊坡上的干溶洞，洞內用片石填塞，洞口用干砌片石鋪砌，砂漿勾縫或將切片石封閉。

3．2 跨越

路基底或路基附近流量較大的暗河、落水洞、消水坑、涌泉等，設橋跨過;規模較小的設涵洞跨過或設擋土墻、護腳避免封閉。

3．3 加固

(1)深而小的溶洞不便用洞內加固時，采用石蓋板或鋼筋混凝土蓋板加固。(2)對洞徑小、頂板薄或巖層破碎的溶洞，采用爆破頂板用片石回填加固，如溶洞較深或須保持排水者，采用拱涵或板涵跨越。(3)對路基范圍內的地表塌陷，在不影響地下水排泄通道時，可采用回填夯實，并在地表整平后鋪設土工格柵及土工布。(4)對溶洞埋深較淺，洞頂板較薄的地段，采用鉆孔注漿加固。注漿采用低壓間歇定量或循環式灌注，目的是減少漿液流失，間歇時間可控制在7-8小時。(5)對以路基型式通過深而小的溶洞不便使用洞內加固時，采用石蓋板或鋼筋砼蓋板加固;對洞徑小、頂板薄或巖層破碎的溶洞，采用爆破頂板用片石回填加固;洞口大時，采用橋梁跨越。

當溶洞埋深H不滿足安全厚度要求，且溶洞為單個發育時，采用本圖處理方式，跨度L≤6m時采用30cm厚鋼筋砼板;6m＜L≤10m時采用45cm厚鋼筋砼板;10m＜L≤13m時采用60cm厚鋼筋砼板(砼標號為C35)。鋼筋砼板表面必須橫向拉槽，槽深1．5cm，間距不大于3cm，并在上面設粘層。鋼筋砼板在開挖和埋設過程中不得擾動下部的基層和墊層，與兩端路面結構層連接處采用鋸縫并用乳化瀝青灌縫。

4 工程處理實例

貴州省思南至劍河高速公路第五合同段路基施工中，在K39+228處存在一溶洞，溶洞充填物較為復雜，主要有灰黑色流塑狀淤泥，軟粘土，泥炭質粘土，粉質粘土;溶洞填充物和灰巖地層承載力有很大的差別。通過對溶洞內填充物予以清除，然后用塊片石填實，洞口用漿砌片石封閉，對路基范圍內的涌水泉眼，將涌水引入邊溝，排除出路基以外，以提高該處地層的承載力，減小該地層的差異沉降，減少管片滲漏，成功控制地表沉降，達到地層承載力符合設計要求。

5 結論

在巖溶地段進行路基施工時，應認真查清溶洞的分布、形狀、深度以及發育程度。工程地質勘察除正常勘察外，要重點密布鉆孔詳查，提出詳盡的工程地質報告，為施工場地的選擇和對地基的處理提供可靠的依據。地基的處理要適應上部結構的造型，同時上部結構也要適應地基及基礎的變形，地基、基礎及上部結構是協同工作的整體，不可顧此失彼。因此，在處理溶洞的同時，還要適當加強基礎及上部結構的整體性和剛度，這樣效果更好些。