高速公路岩溶发育区处治

徐 军，王 为

(湖南省交通规划勘察设计院，湖南长沙 410008)

1 工程概况

溆怀高速公路12合同段k135+765～k135+780路基中线至右15 m处在施工过程中发生局部塌陷，随后几天内路基范围又发生多处塌陷。截至2011年5月，该段已累计发现路基内塌陷孔32个，田垅塌陷孔14个，且k135+788(4×5 m)盖板通道右侧基础发生下沉。同时附近寺前村全村的水井基本已经干枯，多处地面塌陷，房屋开裂。见图1～图4。

图1 通道边缘出现沉陷

图2 路基沉陷加剧

图3 附近水田出现沉陷

图4 路基沉陷加剧

2 成因分析及不良地质情况

湖南省地质环境监测总站对寺前村一带发生的地面塌陷成因进行鉴定。鉴定结果为:鉴定区内发生的岩溶地面塌陷，是寺前铺煤矿矿坑大突水及此后的大水量抽排水造成的，是发生地面塌陷的直接原因。

通过对该路段病害区域的进一步补充勘探，发现该路段主要的不良地质如下。

2.1 岩溶

该路段下伏基岩以碳酸盐岩为主，岩溶强烈发育，且多呈串珠状分布，勘探表明下伏灰岩岩溶发育，遇溶洞钻孔率达87.2%，单孔遇溶沟、溶洞最多达8层，溶洞最高达24.4 m，部份软—可塑粘性土，砾砂等全充填或半充填，部份为溶蚀空洞，无充填。

2.2 地面塌陷

勘察区及附近所发生的地面变形一类为附近煤矿采空区地表移动、地裂，另一类为煤矿突水后大量抽水导致的地面塌陷。

根据《湖南省辰溪县寺前镇寺前村一带地面塌陷成因技术鉴定报告》(湖南省地质环境监测总站，2010年11月)，“上述塌陷坑都属于岩溶地面塌陷类型;上述岩溶地面塌陷产生的直接原因是:桥址区北西侧寺前铺煤矿大量抽排水，造成桥址区地下水位降低，地下水降落漏斗扩大地下水压力消散，造成桥址区岩溶地面发生塌陷”。

3 处置方案

针对该路段的复杂情况及不良地质对整个路段的影响，提出了以下两种方案。

3.1 路基方案［1－5］

取消原4×20 m空心板桥梁，降低病害段纵坡，以减少塌陷区路基填方高度，同时针对塌陷区特殊路基进行专项处治。

薄层覆盖土(覆盖土厚度在原地面以下6 m内)地区，采用开挖覆盖土、溶沟(溶槽)填充物后，在溶沟(溶槽)和溶洞内回填块片石，并在块片石顶面铺C20片石混凝土盖板厚1.5 m，开挖后还应清理基岩表面，采用片石混凝土填塞和覆盖基岩裂缝，铺1 m厚碎片石褥垫层和三层土工布加强路基整体性。在土工布之上铺设TDR预警系统。

较厚层覆盖土地区，采用连续配筋钢筋混凝土板+沉管灌注桩处治，在处治前，先开挖已填筑路基(包括已回填片石层)，对依据地勘钻探成果确定的流塑状溶沟、溶槽填充物和完整基岩顶板厚度小于3 m的空洞采用钻洞注浆加强，注浆材料为水泥砂浆和水泥浆，并掺3%左右的速凝剂。沉管灌注浆(直径50 cm)间距2.5 m，打完后，浇筑连续配筋钢筋混凝土板，板厚30 cm，配单层钢筋网，钢筋网直径16 mm，架立钢筋直径16 mm，钢筋间距25 cm。沉管灌注桩顶部插入连续配筋混凝土板内30 cm。TDR预警系统布设在连续配筋混凝土板之上。

3.2 桥梁方案［6，7］

采用25×30 m预应力混凝土连续T梁桥跨越该不良地质路段进行处治。

桥梁上部构造采用预应力混凝土T梁，先简支后连续;下部构造桥台采用肋板式台配钻孔灌注桩，桥墩采用双柱式墩配钻孔灌注桩。

0号台、22～24号墩、21号墩左幅及25号台采用摩擦桩，其他墩采用端承桩以完整灰岩作为桩端持力层。

本桥上构为通用结构，施工重点难点主要为岩溶发育区桩基施工，其施工方法如下:

1)钻孔准备:采用正反循环回旋钻时其护筒内径宜比桩径大20～30 cm。

2)钻孔:钻机与桩中心平面偏差应不大于20 mm，钻进时应有详细记录，成孔后桩中心轴线偏位应不大于40 mm，倾斜度应不大于1/100。

3)清孔:摩擦桩内沉淀层厚度不大于20 cm。

4)对于处于岩溶发育区的端承桩基础，采用钢护筒跟进成孔措施，以防止发生塌孔埋钻事故。桩基穿过溶洞时，采取回填再钻进的措施。

其施工注意事项如下:

1)在钢护筒吊装前，要准确量测钻孔孔径及倾斜度。

2)钢护筒加工尺寸要比桩径略小2 cm，但不小于设计桩径。

3)在钢护筒顶部夹塞软棉物，以防止灌注混凝土时产生离析。

4)在灌注桩底—采空顶板上1 m左右的混凝土时，混凝土浇注速度要减慢，防止由于侧压力过大，致使钢护筒变形。

5)钢护筒采用在岸上拼装制作，严禁在巷道内焊接安装。

4 方案比较

路基方案相对造价低，但处置措施繁多，且处治效果无法检测;桥梁方案造价相对较高，但处治措施相对简单，且处治效果可通过仪器直接检测，安全可靠。

岩溶地面塌陷最直接的危害就是造成本路段路基处于不稳定状态。突水造成的地面塌陷还未稳定，且目前寺前铺煤矿还在生产中，不可避免的大量抽排矿坑地下涌水，所以不排除地面塌陷进一步发展的可能性。

针对以上两种处置方案情况，在关闭煤矿生产的前提下，为了从根本上解决该路段的病害，达到一劳永逸的效果，最终采用桥梁跨越的方案。

5 结束语

高速公路在建设过程中难免会碰到岩溶发育的地区，合理选择通过方式十分重要，在确保安全的前提下，既要节省资金，又要便于施工控制。本文对不良地质进行了成因分析，并提出了两种处治方案，最后推荐桥梁跨越方案，可供类似工程处治参考。

［1］JTG B01－2003，公路工程技术标准［S］.

［2］JTG D30－2004，公路路基设计规范［S］.

［3］JTG/T F10－2006，公路路基施工技术规范［S］.

［4］贵州省交通厅.岩溶地区公路基础设计与施工技术指南［Z］.

［5］山西交通厅.采空区(空洞)勘察设计与施工治理手册［Z］.

［6］JTG D62－2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［S］.

［7］JTG D63－2007，公路桥涵地基与基础设计规范［S］.