高速公路勘察建設(shè)中巖溶發(fā)育地段的處理辦法

黃 巖

(廣東核力工程勘察院，廣東 廣州 510800)

高速公路勘察建設(shè)中巖溶發(fā)育地段的處理辦法

黃 巖

(廣東核力工程勘察院，廣東 廣州 510800)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高速公路的建設(shè)為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要保證。但是高速公路建設(shè)的工程量巨大，且公路沿線地區(qū)的地形地質(zhì)情況一般非常復(fù)雜，巖溶發(fā)育地段分布廣泛，這給高速公路勘察建設(shè)工作造成了相當(dāng)大的困難，針對(duì)這種復(fù)雜的巖溶地質(zhì)問題，采取多種措施進(jìn)行實(shí)地勘察，了解巖溶發(fā)育地段的特征，對(duì)巖溶發(fā)育程度進(jìn)行了詳細(xì)地劃分，并在此基礎(chǔ)上研究了巖溶發(fā)育地段公路勘察建設(shè)的處理原則和適用方法，提出了巖溶發(fā)育地段的勘察工作建議。

高速公路；勘察；巖溶發(fā)育；處理

高速公路建設(shè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)開發(fā)建設(shè)中有著舉足輕重的地位，如何解決巖溶發(fā)育地段對(duì)高速公路勘察建設(shè)帶來的困難，是當(dāng)前面臨的一個(gè)重大難題。由于巖溶的發(fā)育程度與巖石裂隙以及水的侵蝕作用有著密切的關(guān)系，巖溶洞穴的存在也給高速公路建設(shè)帶來巨大的安全隱患。因此，巖溶發(fā)育地段的高速公路路基的勘測(cè)與處理技術(shù)是公路建設(shè)中的一個(gè)非常重要的技術(shù)問題。

1 巖溶的概念

巖溶是可溶性巖石在水的侵蝕作用下，產(chǎn)生各種地質(zhì)作用、形態(tài)和現(xiàn)象的總稱。巖溶發(fā)育地段在我國(guó)分布十分廣泛，當(dāng)高速公路建設(shè)的路線經(jīng)過巖溶發(fā)育地段時(shí)，往往存在非常嚴(yán)重的安全隱患，在一定條件下，極有可能發(fā)生較大的地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)高速公路建設(shè)工程的影響較大。

2 巖溶發(fā)育地段的勘察

2.1 勘察方法

由于巖溶發(fā)育地段的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，在巖溶的勘察工作中，應(yīng)遵循先上后下，先密后疏，從面到點(diǎn)，先定性后定量的原則，采取工程實(shí)地調(diào)研、物探、鉆探等多種手段進(jìn)行綜合勘察，來查明巖溶構(gòu)造的地質(zhì)環(huán)境的特征、巖溶發(fā)育的特征和分布規(guī)律，為高速公路路基的選擇和布置提供科學(xué)依據(jù)。能夠有效地解決巖溶發(fā)育地段公路路基的病害問題，提高了工程質(zhì)量，減少自然災(zāi)害發(fā)生的可能性，加快了我國(guó)高速公路建設(shè)的進(jìn)程。

2.1.1 工程實(shí)地調(diào)研

巖溶發(fā)育地段的勘察工作以工程實(shí)地調(diào)研展開，工程實(shí)地調(diào)研是巖溶發(fā)育地段勘察工作中最基礎(chǔ)也是最重要的一種勘察手段，需要研究巖溶地質(zhì)條件及發(fā)育規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上對(duì)巖溶發(fā)育地段進(jìn)行詳細(xì)劃分，確定勘察工作中的要點(diǎn)，為巖溶發(fā)育地段的深入研究提供科學(xué)依據(jù)。

2.1.2 物理勘探

在高速公路建設(shè)工程中，巖溶區(qū)路基施工圖主要以物探為主，以地質(zhì)鉆探為輔。其主要任務(wù)是通過高密度電法，探地雷達(dá)等多種物理勘探方法來確定巖溶夠早的空間分布形態(tài)和平面分布位置。高密度電法成圖非常直觀結(jié)果顯示比較明顯，施工方便且經(jīng)濟(jì)適用，故廣泛應(yīng)用于勘探工作中。

2.1.3 鉆探

做好工程實(shí)地調(diào)研和物理勘探工作是進(jìn)行鉆探工作的前提，保證每一個(gè)鉆孔都能得到充分地利用，能夠滿足多種需求。鉆孔的位置也應(yīng)嚴(yán)格按坐標(biāo)控制，其主要任務(wù)是在屋里探測(cè)成果的基礎(chǔ)上，對(duì)物探異常部位進(jìn)行鉆孔勘察，以準(zhǔn)確確定巖溶發(fā)育地段的之地條件及分布位置。

2.2 勘探結(jié)果分析

巖溶勘察工作是一項(xiàng)復(fù)雜而又細(xì)致的工作，不僅需要根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的勘探方法，還應(yīng)結(jié)合巖溶發(fā)育地段的實(shí)地地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行綜合分析。在探測(cè)中首先采用電測(cè)快速勘察，發(fā)現(xiàn)主要巖溶發(fā)育區(qū)，然后采用探地雷達(dá)、高密度電法 成像等物理勘察方法，以確定溶洞空間分布形態(tài)及平面分布位置，并根據(jù)勘探結(jié)果進(jìn)行深度分析，調(diào)整勘探方法，進(jìn)一步提高勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 巖溶發(fā)育的特征

根據(jù)位置分布情況可分為地表巖溶和地下巖溶，底表巖溶按巖溶發(fā)育規(guī)律有石牙與溶溝、石林與巖溶漏斗、峰林、峰叢等；地下巖溶主要是溶洞和地下暗河。以下介紹地表巖溶中常見的峰叢和峰林，它們都是石灰?guī)r遭受到強(qiáng)烈的巖溶而形成的山峰集合體，但這兩者之間也有很大的區(qū)別。峰叢是一種連著的峰林，其基部的相對(duì)高度要比峰林部分的高度要高出很多；峰叢則是由巖溶水的垂直滲入侵蝕擴(kuò)大而成，峰叢進(jìn)一步發(fā)展形成峰林，當(dāng)峰叢進(jìn)一步侵蝕向深處發(fā)展，直到水平流動(dòng)區(qū)域，此時(shí)，地下暗河露出形成地表河，侵蝕作用也大大加強(qiáng)，峰叢的基座被分割開來，最終相互分離形成峰林。峰林進(jìn)一步發(fā)展形成孤峰，孤峰由孤立的石灰?guī)r山峰組成。巖溶的發(fā)育是由于水的侵蝕，在地表水和地下水的侵蝕下，暗河和溶洞的發(fā)育規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，造成其穩(wěn)定性降低，對(duì)高速公路工程建設(shè)帶來了較大的不利影響。

4 巖溶發(fā)育的控制因素

4.1 巖性是巖溶發(fā)育的決定因素

巖石組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造決定了巖溶發(fā)育的強(qiáng)度，在純質(zhì)的灰?guī)r中，巖溶發(fā)育最為明顯，一般會(huì)發(fā)育有地下暗河和大型的地下溶洞，地表溶蝕洼地等，且分布密度大；而碳酸鹽巖中，地表洼地不會(huì)發(fā)育，溶洞較為發(fā)育，但數(shù)量和規(guī)模較小。

4.2 地質(zhì)條件是巖溶發(fā)育的控制因素

地質(zhì)構(gòu)造對(duì)巖溶發(fā)育起控制作用。研究表明，地下的暗河系統(tǒng)基本都呈東北向，受地質(zhì)構(gòu)造走向較為明顯，并且，構(gòu)造中的裂隙對(duì)溶洞的形成、延伸方向產(chǎn)生較大的影響，構(gòu)造裂隙也是巖溶發(fā)育的必要條件，是決定巖溶發(fā)育方向的控制因素。

5 巖溶發(fā)育地段的處理辦法

5.1 巖溶發(fā)育地段的處理原則

在了解巖溶發(fā)育地段的勘探方法及發(fā)育特征后，對(duì)于可能對(duì)高速公路建設(shè)產(chǎn)生影響的巖溶構(gòu)造都要采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。應(yīng)該遵循“經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、施工方便”等原則，還應(yīng)綜合考慮巖溶構(gòu)造的發(fā)育特征，遵循下列原則：

(1)根據(jù)溶洞的形態(tài)和規(guī)模進(jìn)行預(yù)處理，采取填塞、清爆換填、洞底支撐和梁板跨越等措施進(jìn)行處理。

(2)地表塌陷和土洞采用地表截流，清挖換填，梁板跨越等措施處理。

(3)對(duì)地表巖溶構(gòu)造采用洞口填充，在保持巖溶原有的排水條件下，防止地下水環(huán)境改變，引起吸虹、潛蝕等破壞、

(4)對(duì)大面積復(fù)雜巖溶構(gòu)造發(fā)育地段采用橋式跨越處理方法，合理利用巖溶構(gòu)造中自身的承載能力。

(5)對(duì)于落水洞分布較多的地段，應(yīng)盡量減少降水施工，防止地面塌陷對(duì)工程造成的影響。

5.2 巖溶路基的處理辦法

綜合考慮巖溶構(gòu)造發(fā)育的基本特征，確定其對(duì)路基穩(wěn)定性的影響，采取相應(yīng)的措施。應(yīng)盡量避免路基從溶洞上方通過，綜合計(jì)算分析溶洞及暗河頂板的承載能力，若頂板足夠穩(wěn)定，則公路路基可直接覆蓋通過，如果不穩(wěn)定，則要做好相應(yīng)處理措施，同時(shí)，注意以下幾點(diǎn)：溶洞頂板不夠穩(wěn)定的情況，應(yīng)采用橋式跨越的方法通過，當(dāng)溶洞規(guī)模較小且較為干燥的情況下，可采取砂石、碎石等回填密實(shí)；路基基底的干溶洞頂板較為薄弱且易碎時(shí)，應(yīng)將其加固或炸除，再用橋梁跨越；路基基底溶洞的頂板較為穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)計(jì)算出其頂板的安全厚度，綜合考慮勘察結(jié)果進(jìn)行處理；當(dāng)路基溶洞附近有邊溝時(shí)，應(yīng)采用鋼筋混凝土板封閉，防止水侵蝕溶洞；考慮巖溶構(gòu)造發(fā)育的具體情況，分別采取洞內(nèi)加固、蓋板加固和封閉加固的方法，從而防止溶洞塌陷，對(duì)公路建設(shè)造成安全隱患。

5.3 橋梁基礎(chǔ)的處理方法

由于巖溶發(fā)育地段的情況復(fù)雜，給地基處理帶來了很大困難，高速公路通過部分巖溶發(fā)育地段需采用橋梁跨越的方法，對(duì)巖溶發(fā)育地段橋梁基礎(chǔ)的處理方法有以下幾點(diǎn)建議：對(duì)于橋梁基礎(chǔ)下規(guī)模較大的溶洞，應(yīng)調(diào)整橋梁墩臺(tái)的位置或改變橋梁跨度，保證橋梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性；對(duì)于規(guī)模較小的溶洞，應(yīng)根據(jù)巖溶發(fā)育程度，綜合考慮環(huán)境因素及橋梁自身承載能力進(jìn)行綜合處理；在巖溶發(fā)育地段應(yīng)綜合考慮樁基礎(chǔ)的位置及受理?xiàng)l件，樁基礎(chǔ)底部溶洞的頂板不滿足厚度要求時(shí)，可采用充填封閉法和鋼護(hù)筒施工法等措施進(jìn)行處理。

6 結(jié)束語

巖溶是一種復(fù)雜的自然現(xiàn)象，雖然在特定條件下巖溶發(fā)育有一定的規(guī)律可循，但是其影響因素是多種多樣的，對(duì)高速公路建設(shè)的勘察工作帶來諸多不利影響，所以，巖溶發(fā)育路段的勘察與處理技術(shù)顯得日趨重要，必須結(jié)合實(shí)際情況綜合分析，采取最有效和科學(xué)的措施，既要保證高速公路建設(shè)工作的順利進(jìn)行，又要保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。在以后的巖溶勘察工作中，要不斷積累經(jīng)驗(yàn)，以更加的科學(xué)的技術(shù)手段和更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮鞣椒ǚ治鰩r溶構(gòu)造發(fā)育的基本特征，從而更加準(zhǔn)確的查明巖溶構(gòu)造的空間分布形態(tài)以及平面分布位置，最后采取有效的相應(yīng)措施，這對(duì)巖溶發(fā)育地段高速公路建設(shè)的工作有著非常重要的借鑒意義和參考價(jià)值。

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(本文文獻(xiàn)格式：黃 巖.高速公路勘察建設(shè)中巖溶發(fā)育地段的處理辦法[J].山東化工,2017,46(15):133,135.)

2017-05-18

黃 巖(1990—)，男，江西撫州人，本科，研究方向：巖土工程。

U412.2

B

1008-021X(2017)15-0133-01