巖溶區路基土洞勘探治理一體化研究

摘 要：土洞是巖溶區交通工程建設面臨且又難以解決的主要巖溶路基病害問題，為了更合理有效地處理土洞，對比三種物理勘探方法的優缺點以及穩定性判定方法的原理，分析土洞治理方法的適用環境，以探討巖溶區路基土洞勘探治理一體化的方法。研究結果表明：采用地質雷達勘探土洞更高效;綜合利用定性和定量評價方法判定土洞穩定性更準確;治理巖溶區路基土洞應關注土洞所處的地理環境，因地制宜。

關鍵詞：巖溶區土洞;勘探;治理方法

隨著我國公路局網的發展，公路規劃和建設不可避免地要經過巖溶區，巖溶區土洞的發展將對公路工程的建設造成顯著阻礙作用。目前對巖溶區地基的處理，國內外學者更多的是針對具體的工程實踐進行土洞的勘探、穩定性判定或土洞治理方面的研究，尚未系統地從這三方面對土洞處理進行理論指導。因此，如何系統地對巖溶區的路基土洞進行勘探治理一體化處理，具有現實意義。

1 巖溶區路基土洞地球物理勘探方法

目前最常用的地球物理勘探有多種選擇，如地質雷達、高密度電法、淺層地震法等[1]。三種物理探測法比較如表1所示。其中，地質雷達勘探快速連續、成像色彩豐富、探測深度淺，更適用于勘探土洞。

2 巖溶區路基土洞穩定性判定

巖溶區路基建設前期需對已發現土洞的穩定性做出準確評價，為路基的鋪設方向或是否治理土洞提供指導，可省去大量治理費用。近年來土洞的穩定性分析判定經歷了從定性到半定量再到定量的過程。

2.1 巖溶區路基土洞的定性評價

定性評價是根據已查明的工程地質、水文地質條件，在考慮荷載的情況下做出穩定性評價。它是一種經驗比擬方法，僅適合一般工程。大量工程實踐表明：當巖溶地質有斷裂、褶曲;或土洞洞體大、復體相連;或土洞頂板巖層厚度與洞徑比值小或土洞下方及周圍有水流或間歇性水流時，土洞穩定性較差。

2.2 巖溶地區路基土洞的半定量評價

半定量評價主要是依據工程經驗或者通過工程類比的方式，建立簡單的計算模型近似求解土洞頂板穩定所需安全厚度。常用的有頂板厚跨比法、估算頂板安全厚度法，求出厚跨比h/L，將其作為安全厚度評價依據，當h/L≥0.5時，土洞頂板穩定。

2.3 巖溶地區路基土洞的定量評價

定量評價法是在取得了具體準確的地質資料和巖體物理力學參數的情況下采取的評價方法。目前，對巖溶區路基土洞的定量評價方法主要根據土洞坍塌的穩定性條件進行評價。土體內部形成空洞前，在垂直應力和水平應力作用下處于自然平衡狀態;隨著土洞的出現，上部土體失去支撐，應力狀態發生變化。地表至土洞土層厚度是臨界厚度的1.5倍以下時，土洞穩定較差[2]。

用定性評價缺乏數據支持，又若僅采用定量評價，常常需要對模型進行簡化處理，計算結果與實際結果存在偏差。因此在判定土洞穩定性時將定性與定量評價方法相結合，并結合具體的工程地質條件進行綜合分析。

3 巖溶區路基土洞處治措施

巖溶區路基土洞處治的措施主要有換填法、強夯法和板跨法。第一，換填法是指將地基下一定范圍內的軟弱土層挖走，回填強度較高、壓縮性較低的材料，該方法主要應用于塌坑較淺或淺埋（1m～2m）的土洞處理。第二，強夯法主要應用于覆蓋形巖溶地帶，用以處理大面積土洞以及塌陷區域。該方法通過用重錘自一定高度落下夯擊土層，使地基迅速固結，提高地基的承載力。第三，板跨法主要應用于深度較大且洞口直徑較小、不方便入內進行施工的土洞治理，在實際情況中根據荷載的特點、基地承受能力等情況合理選擇混凝土板、鋼筋混凝土板等進行封頂加固[3]。

因此，應根據土洞的大小位置和填充情況等采取某項或綜合各項的土洞工程處理措施，因地制宜地選擇施工方法，為路基的穩固性提供全面保障。

4 結論

1）土洞勘探的手段直接關系到對巖溶區路基土洞的認識程度，分析表明利用地質雷達勘探巖溶路基土洞具有較好的可行性。

2）采用定性、半定量和定量分析巖溶區路基土洞穩定性的過程中，要結合土洞的發育形態特征，綜合使用經驗和計算相結合的方法進行評價。

3）根據工程實際判別土洞對路基的危害程度以及土洞所處的地質條件，選擇合理的方法進行治理。

參考文獻

[1]林魯生，徐禮華，等.巖溶地區高層建筑地基基礎設計與施工[M].北京：科學出版社，2017：54.

[2]劉之葵.巖溶區溶洞及土洞對建筑地基影響的研究[D].長沙：中南大學，2004：34.

[3]朱炳泉.巖溶地基巖土工程勘察及地基處理分析[J].中國金屬通報，2018（11）：213-214.

作者簡介

譚玉梅（1998-），女，漢，四川省眉山市，學生，本科，西南科技大學土木工程與建筑學院，研究方向：工程管理。