巖溶地區(qū)公路工程勘察設(shè)計實踐

周 翔，牛定輝

（杭州市交通規(guī)劃設(shè)計研究院，浙江 杭州 310006）

巖溶地區(qū)建設(shè)公路工程項目通常會遇到巖溶地質(zhì)問題，巖溶地質(zhì)對于公路路基工程、橋梁樁基、下穿通道等結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定性均存在不同程度的影響，若在勘察設(shè)計階段處治不當，會對公路工程結(jié)構(gòu)造成損壞。

在巖溶地區(qū)公路構(gòu)筑物建設(shè)過程中，由于可溶巖層中有存在溶洞的可能性，在外部附加應(yīng)力的影響或者自然條件例如地下水等因素的變化，可能會造成溶洞頂板由于厚度或者強度的不足產(chǎn)生塌落等破壞從而影響整個公路構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)安全。

文章以杭州市留下互通改建工程為研究對象，從工程區(qū)域范圍內(nèi)巖溶發(fā)育的特點、勘察方法、設(shè)計手段等方面進行綜合分析，以期為相關(guān)工程提供參考。

1 工程概況

杭州市留下互通改建工程是浙江省重點工程，同時也是杭州市2022年亞運會保障項目。該項目是杭州西部主要入城口，是實現(xiàn)天目山快速路—艮山快速路貫通、打通杭州東西向交通主動脈的重要節(jié)點?；ネú捎脝卫?變形梨型方案，互通范圍包括杭州繞城高速公路主線拼寬路段長約0.6km，被交道路天目山路改建段長約1.3km，互通匝道總長約5.6km，改建互通收費站及管理用房1處。

2 地形地貌與地質(zhì)情況

項目場地大部分屬湖沼積平原區(qū)，局部屬低山丘陵區(qū)。場地橋址區(qū)基巖主要為灰?guī)r，在湖沼積平原段下伏灰?guī)r巖溶發(fā)育，揭露有溶洞，溶洞為半充填或全填充溶洞，充填物以流塑狀黏性土和灰?guī)r碎塊以及含泥圓礫為主。場地前第四系地層的灰?guī)r為奧陶系下統(tǒng)荊山組，此外場地內(nèi)還存在凝灰質(zhì)砂巖、石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖等。

3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水的賦存條件、水理性質(zhì)、水力特征、含水介質(zhì)、地層時代及成因等因素，區(qū)域內(nèi)地下水可分為第四系松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸巖類裂隙巖溶水3大類，主要有孔隙潛水、承壓水、基巖裂隙水、碳酸巖類裂隙巖溶水等類型。

4 巖溶分布特征和發(fā)育評價

4.1 巖溶分布特征

場地橋址區(qū)基巖主要為灰?guī)r，在兩階段地質(zhì)勘察中，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)存在不同程度的巖溶發(fā)育區(qū)，尤其在H3匝道K0+052～300段、H4匝道K0+135～340段、P匝道K0+280～410段、G匝道K0+330～482段和O匝道K0+050～220段及L1、L2下穿通道區(qū)，巖溶強發(fā)育，揭露溶洞頂板高程-34.52～-11.27m，溶洞埋深17.90～43.20m，洞高0.5～26.8m以上，半充填，充填物以流塑狀黏性土和灰?guī)r碎塊以及含泥圓礫為主。

4.2 巖溶發(fā)育程度評價

巖溶發(fā)育具有嚴重的不均勻性，為區(qū)別對待不同巖溶發(fā)育程度場地上的構(gòu)筑物設(shè)計，結(jié)合工程實際將巖溶場地劃分為4個等級如表1所示。部分鉆孔的巖溶發(fā)育程度評價如表2所示。

根據(jù)評價結(jié)果，H3匝道K0+052～300段、H4匝道K0+135～340段、P匝道K0+280～410段以及路塹的抗滑樁路段的巖溶發(fā)育程度較高。

5 巖溶對本工程構(gòu)筑物的影響

5.1 填方路基工程

填方路基工程主要位于湖沼積平原區(qū)，地勢較為平坦、開闊。場地表部分布填土，厚度2.2～5.4m不等，結(jié)構(gòu)松散，工程性質(zhì)差；上部為可塑狀的粉質(zhì)黏土和稍密狀的薄層粉土，厚度1.2～2.7m不等，下為淤泥質(zhì)土，厚度7～10m不等；中部為灰黃色的粉質(zhì)黏土，可塑～硬塑狀，厚度較薄，分布不穩(wěn)定；下部為圓礫，中密、密實狀，厚度5～20m不等，下伏基巖為泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖、灰?guī)r。灰?guī)r地層中，局部地區(qū)巖溶強發(fā)育，揭露有溶洞，半充填，揭露洞高1.8～26.8m以上。由于灰?guī)r普遍埋深較深，因此巖溶對填方路基工程的影響較小。

5.2 路塹工程

表1 場地巖溶發(fā)育等級

路塹工程主要位于L1下穿通道K0+660～850段丘陵。丘陵坡頂為回民公墓，丘陵中下部現(xiàn)狀是既有公路邊坡，為五級坡，最大坡高約37m，上部四級坡率緩，坡率為1∶2.0，下部1級坡率為1∶1.00，局部擋墻加固，現(xiàn)狀邊坡整體穩(wěn)定。

表2 部分鉆孔揭露溶洞發(fā)育深度表

山體表部分布含角礫粉質(zhì)黏土，可塑狀，厚約4.4m，下伏基巖為石英砂巖和灰?guī)r，斷層接觸，斷層破碎帶寬約1m，主要由斷層泥夾碎、塊石組成，工程性質(zhì)差。石英砂巖，硅化，呈強風(fēng)化狀，巖石破碎，厚約15m。全風(fēng)化灰?guī)r，灰黃色、棕紅色等，巖石風(fēng)化完全，呈黏土狀，干燥狀態(tài)呈硬可塑，遇水易變軟；強風(fēng)化灰?guī)r，灰黃色，巖石風(fēng)化強烈，呈碎塊狀為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，有黏性土充填，厚度1～5m不等；中風(fēng)化灰?guī)r，深灰色，巖質(zhì)堅硬，厚層狀、巨厚層結(jié)構(gòu)，節(jié)理較為發(fā)育，屬次堅石（Ⅴ）。在CZK3孔坡體埋深1m處、SZK1坡體埋深15～19m處及SZK2坡體埋深4.5～6.0m處分別揭露出溶洞發(fā)育溶洞，溶洞半充填，充填物以硬可塑含礫粉質(zhì)黏土為主?；?guī)r地層產(chǎn)狀240°∠76°，在灰?guī)r中發(fā)育的節(jié)理主要有3組：（1）325°∠68°，6～8條/m；（2）75°∠36°，3～4條/m；（3）120°∠74°，2～3條/m。

地質(zhì)資料顯示，在K0+660處現(xiàn)狀擋墻邊坡標高15.5～17.0m處存在溶洞，在后期支擋施工時作填充封閉處理。同時，物探資料顯示，在L1路線挖方路線K+780處坡地地面下10m左右有巖溶發(fā)育。同時，物探資料顯示，在L1K0+530～L1K0+860之間，存在大小不一的溶洞，鑒于巖溶發(fā)育的復(fù)雜性和不均一性，在施工時發(fā)現(xiàn)巖溶問題及時處理。

5.3 橋梁工程

橋梁工程在H3、H4和P匝道等路段均存在下伏灰?guī)r，橋梁結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)，為保障橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，橋梁樁底應(yīng)保證有一定的基巖厚度，其中在完整中風(fēng)化灰?guī)r路段的橋梁樁端以下應(yīng)有不小于5m且不小于4D（D為樁徑）的中風(fēng)化基巖；裂隙發(fā)育、較破碎的中風(fēng)化基灰?guī)r路段的橋梁樁端以下應(yīng)有不小于8m的中風(fēng)化基巖；橋跨設(shè)計跨徑大于40m的墩臺兩側(cè)橋梁樁端以下完整中風(fēng)化基巖不小于10m；此外，同一墩臺相鄰樁中風(fēng)化巖面起伏較大或者線溶率相差較大時，橋梁的樁端以下中風(fēng)化基巖應(yīng)盡量取大值。

5.4 下穿通道工程

下穿通道主要位于緩坡丘陵地段，下伏風(fēng)化灰?guī)r。全風(fēng)化灰?guī)r，灰黃色，巖石風(fēng)化強烈呈土狀，具有高液限、高孔隙比、低承載力和弱膨脹性特點，工程性質(zhì)差，厚0～10.2m，縱橫向分布厚度差異較大，地基承載力基本容許值為60kPa；為保障下穿通道工程的穩(wěn)定性，應(yīng)保障下穿通道底板具有足夠厚度。

6 結(jié)束語

巖溶的公路修建過程中常見的不良地質(zhì)問題，在巖溶路段的公路建設(shè)要針對巖溶發(fā)育情況以及路基、橋梁等不同構(gòu)筑物針對性地采取勘察設(shè)計手段，以保障公路構(gòu)筑物的使用安全。