論鋼筋混凝土蓋板跨越式方案在路基溶洞處置中的運用

代全鳳

（貴州橋梁建設集團有限責任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

我國多地分布不同面積的巖溶，西南地區分布最為廣泛，溶洞坍塌已成為施工面臨的難題，也是施工單位必須解決的問題[1]?；诖耍撐慕Y合某高速公路合同段巖溶地區路基施工實踐，分析鋼筋混凝土蓋板跨越式方案在路基溶洞處置中的運用[2]。

1 工程概況

某高速公路合同段巖溶地段為山地地貌，在施工中發現9個大小不同的溶洞，尤其是K11+100~K11+150段右側，溶洞、裂隙、溶溝相互連通，部分地段被淤泥土填充。

2 溶洞處理常見方案

（1）洞內暗挖，保留溶洞頂板：1）路基溶洞沉積物不挖除，采用洞內暗挖作業方案；2）通過在沉積物頂部灌注水泥漿，促使沉積物固化，確保沉積物及周圍巖石穩固成一體，再進行暗挖作業；3）為避免巖石掉落，在暗挖作業的設備上方設置保護網[3]。

（2）明洞通過，保留溶洞頂板：在沉降穩定的條件下，清除路基上方的沉積物后，灌注水泥漿對地基進行加固，同時采用錨噴混凝土加固洞頂、裂縫等破碎之處，以防施工期間巖石掉落。

（3）圓柱、梁板加固：采用圓柱、梁板加固洞頂，用樁柱梁板穿過洞穴堆積物，立柱延伸到洞穴圓頂，并對裂縫等破碎處施作錨噴支護。

（4）通過爆破方式打開溶洞頂板，將溶洞全部填充，全部填充溶洞之后，須設置排水洞。

3 方案選擇

（1）對比各類溶洞處置方案的適宜條件、技術支撐點、優缺點等，如表1所示。

（2）從表1可以看出，方案1和方案2都可以滿足安全處理溶洞的要求，但是方案1、2需要較長的施工時間和較高的成本；方案3可以在不影響地下水循環系統的前提下提供有效支護，但其力學性能尚不清楚，樁基的施工較為復雜；雖然方案4可以一勞永逸地完成施工任務，但是由于溶洞相對穩定，沒必要花費這么多的成本來揭頂。

（3）該工程最終選擇采用鋼筋混凝土蓋板跨越式方案，先對溶洞內雜物進行清除，再采取片石回填并封頂，然后采用鋼筋混凝土蓋板跨越溶洞，搭蓋溶洞洞口四周50~100 cm，確保蓋板澆筑后和原有巖石結合成一整體，形成一個有效的復合地基，防止溶洞范圍路基沉降，確保路基路面的安全穩定[4]。

4 方案工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程（圖1）

圖1 施工工藝流程圖

4.2 施工操作技術要點

4.2.1 施工準備

（1）主要材料（見表2）。

表2 主要材料表

（2）主要機具及設備（見表3）。

表3 主要機具及設備表

（3）嚴格按照“邊探邊蓋、探蓋結合、分序施工”的原則進行溶洞現場勘測，將溶洞走向、寬度、對應里程精準測出，測量放樣定出路基坡腳樁位。清除雜物，清理洞內沉積物，根據實際地形做好排水系統[5]。

（4）根據現場各集料規格和性質進行混凝土試驗配合比設計后確定施工配合比，會同鋼筋的力學性能檢測報告和溶洞施工方案報監理工程師批準。

4.2.2 溶洞回填

（1）片石每層回填厚度不大于50 cm，漿砌片石封蓋厚度不小于50 cm。

（2）對出露的較淺較小的干溶洞，片石回填，碎石嵌縫，上部采用漿砌片石封蓋后，根據跨度采用不同厚度的鋼筋混凝土蓋板跨越。

（3）當路基底部溶洞頂板不厚，可將頂板揭開后，片石回填，碎石嵌縫，上部采用漿砌片石封蓋，頂部鋼筋混凝土蓋板跨越。

（4）針對溶洞比較集中且有裂隙相互連通的地段，采取爆破揭開頂板，片石回填，碎石嵌縫，堵塞裂隙，上部采用漿砌片石封蓋后，根據跨度采用不同厚度的鋼筋混凝土蓋板跨越[6]。

4.2.3 清理松散巖石

在鋼筋混凝土蓋板施工前，要將蓋板位置的巖石用炮機炮至蓋板底高程，并將松散的巖石清理干凈，搭蓋洞口四周50~100 cm，確保蓋板澆筑后和原有巖石緊密結合，形成一個整體。

4.2.4 溶洞回填夯實

在溶洞回填至洞頂50 cm時，采用打夯機進行夯實。打夯機先夯擊1遍，若出現孔洞塌陷，則片石、碎石回填后再夯實，然后滿夯1遍。最后用碎石填平溶洞頂面。

4.2.5 鋼筋加工及綁扎

鋼筋綁扎要嚴格按圖示規格、型號、數量、間距進行操作，做到橫平豎直，間距準確。為使骨架有足夠的剛度，采用綁扎、焊接相結合的方法施工[7]。

4.2.6 混凝土蓋板施工

當LZ<6 m時，采用30 cm厚，Φ28雙層鋼筋混混凝土蓋板；當6 m13 m時，考慮用橋跨越。LZ為預測巖洞最大長度。

（1）混凝土拌制及運輸：混凝土的攪拌最短時間嚴格做到不少于2 min，混凝土采用攪拌車運輸。

（2）澆筑混凝土前的檢查工作：1）澆筑混凝土前檢查模板的穩定性及模板平整度；2）基面、模板應保持濕潤，不能有積水。

（3）混凝土澆筑：1）混凝土分層連續澆筑，每層厚度不超過30 cm；2）混凝土振搗采用插入式振動器，同時對局部振搗不到位的地方安排人工配合振搗；3）混凝土澆筑完成后，保持模板處于原位，當混凝土強度達到2.5 MPa時，方可拆除模板，以確保在強度形成過程中不受擾動。

4.2.7 混凝土養生

蓋板澆筑完成后，及時在混凝土表面用塑料薄膜覆蓋保水，然后采用麻布袋覆蓋保濕，濕養期應保持7天以上[8]。

5 路基施工現場監測成果與分析

該段路基巖溶處理方法為蓋板跨越，施工階段監測項目主要包括以下三個方面：1）深層路基土體豎向變形監測；2）地基沉降；3）路面沉降監測。

5.1 深層路基土體豎向變形監測

路基本體沉降的監測采用沖擊干鉆法成孔，打穿路基基底結構層，單點沉降計底部錨固端用注漿方式使其與地基錨固在一起，使頂部法蘭沉降盤安裝在混凝土支撐板底部，鑿開的支撐板必須用水泥砂漿封頂，待錨固端和頂部水泥砂漿達到一定強度后開始采集數據[9]。

5.2 路面沉降監測

沉降監測采用水準測量法進行監測，采用水準儀測量各監測點在不同監測期的高程變化，計算路面在施工后1個月內累計沉降量及沉降速率，評價其穩定性[10]。

結合該工程的重要性和敏感性，沉降監測精度等級選定為二等變形監測等級，垂直位移測量中誤差小于15 mm。為保證數據的可靠性，利用鄰近的施工高程控制點。

5.3 地基沉降監測

在深層土體變形監測和路面沉降監測的基礎上，地基沉降為總沉降減去路基本體沉降，按照觀測點和觀測斷面的位置，布置觀測元器件。

5.4 深層路基土體豎向變形監測成果分析

圖2是選取各種工況上特征斷面上的某一標準測點監測數據，由此可得:該高速公路的路基土體豎向變形較小,均小于8 mm。

圖2 路基土體豎向變形監測時程曲線

不過路基土體豎向變形只是路面沉降的一部分，要完整地分析處置措施對于巖溶地區的效果，還需要結合路面沉降的監測數據進行分析。

5.5 路面沉降監測成果分析

圖3是選取工況上特征斷面上的某一標準測點路面沉降監測數據，然后繪制路面沉降的特點。由此可得: 該高速公路的路面沉降變形較小,均小于10 mm。

圖3 路面豎向變形監測時程曲線

接下來通過路面沉降減去路基土體豎向變形得到地基沉降，單獨分析地基沉降規律。

6 結論

綜上所述，鋼筋混凝土蓋板跨越式方案在路基溶洞處置中具有施工組織靈活、操作性強、工藝簡單等特點，且可以就地取材，可采用石方回填施工。該高速公路合同段巖溶地段利用鋼筋混凝土蓋板跨越式方案處置大小不等的7個溶洞，與注漿等處理措施相比費用節省了120余萬元，工期縮短了45天。通過該巖溶地段溶洞施工案例，可充分說明，基于該項目工況，采取鋼筋混凝土蓋板跨越式方案是路基溶洞處理的最佳方案，可達到“三大目標”的最大平衡。