三灵高速公路黄土状低液限粉土地质条件下路区内溶洞处理方法

王沐寒/中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司

三灵高速公路黄土状低液限粉土地质条件下路区内溶洞处理方法

王沐寒/中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司

三灵高速公路K155+000－K159+067段地形复杂、地质不良，路区内溶洞发育且分布广泛，为消除隐患，防止病害，采用挖除回填、灌浆、砼加固桩、铺设土工格室、布设砼止水帷幕等方法进行处理。本文介绍了施工方法、质量控制及效果。

粉土；溶洞；灌浆；砼加固桩；土工格室；止水帷幕

一、工程概况

三门峡至灵宝高速公路K155+000－K159+067段位于黄河南岸的黄河二、三级阶地和台塬的过渡地带，沿线地形起伏、沟壑纵横，多是台阶陡坎地形。路区土质为浅黄色黄土状低液限粉土，土质干燥松散，孔隙大，具湿陷性，工程性质差，遇水极易形成溶洞。

二、溶洞处理方案的确定

1.溶洞的形成及特点。由于地形落差较大且土质不良，降雨量大时，地表水向低洼处汇集，对土体产生冲击侵蚀，久之便形成水溶洞。概据溶洞的成因及现场实际情况看，溶洞一般由进口落水洞（直洞）、洞体及出口三部分组成。由于形成时间及埋藏深浅的不同，有的溶洞尚未发育，只具备第一部分或前两部分。

三灵高速公路K155+000－K159+067段溶洞具有形成快、走向复杂、埋深较大、隐蔽性强等特点，且多为溶洞群。

2.处理方案。溶洞对路区造成的潜在危害性极大，必须从根本上处理，为此我们先后多次组织人员历时一年半对路区内溶洞情况进行探测，并同南京理工大学、河南省交通勘察设计院多次合作，采用氦光磁力仪及地震仪等多种方法进行探测，根据现场实际情况确定以下处理方案：

（1）对于埋深较浅的溶洞，采取直接挖除，然后回填的方法。

（2）对于走向已探明的溶洞，采取对洞体灌浆，进口落水洞内下填砂石，上部用砼封闭的方法。

（3）对于无法探明但存在异常的情况，采取地表以下用砼桩加固，之后表面加铺土工格室的方法，以增强地基的整体性，提高地基承载能力。

（4）对于异常地段和易形成溶洞地段，除按设计做好防排水外，采取在上游设置砼止水帷幕的方法加以巩固或预防。

三、挖除回填施工方法

1.施工工艺流程。现场测量放线确定范围→挖除溶洞区内土体→基底压实检测→分层回填→压实检测。

2.施工要点。

（1）由于溶洞区内土质经长时间侵蚀，其矿物成份、物理化学性质已改变，无法再用作回填料，因此挖除后须弃至界外。

（2）开挖后须易于回填机械作业，以确保回填质量。

（3）回填要严格按《公路路基施工规范》进行作业，同时确保回填部分同原地基土体结合良好。

四、灌浆施工方法

1.工艺流程。清除进口杂物→安放导管至洞体→灌浆至出口出浆→封堵出口→灌浆至洞体有浆溢出→回填砂石至进口落水洞顶部2~2.5m处→浇筑砼至洞口→浇筑封顶砼。

2.施工要点。

（1）灌浆采用42.5号水泥，水灰比为1: 1~1:1.2，可根据溶洞洞体的落差和形状适当加以调整。水泥砂浆的配比为重量比1:1。

（2）当溶洞本身落差较小时，可采用高抬水箱等方法加大落差，以保证灌浆饱满。

（3）进口落水洞内所填砂石须进行捣固以保证密实，严禁使用水沉砂的方法以防造成新的破坏。

（4）砼标号采用C25，材料配合比由试验室确定。

（5）封顶砼范围应大于洞口直径约1米左右，且应略高于周围地面，以防止汇水形成新的溶洞。

（6）施工时要有专人在现场指挥，确保施工安全和施工质量，并做好记录。

五、砼加固桩和土工格室综合施工方法

1.土工格室。TGL-400-200土工格室规格见表5-1，技术要求见表5-2。定另一端→连接土工格室→调整顺直并最终固定→铺筑砂砾石→碾压密实。

3.施工要点。

（1）砼加固桩桩径为1m，桩长7m，按中心间距2m矩形布设。布设范围为存在异常区域内全范围。

（2）加固桩砼标号采用C15，配合比由试验室确定，按挖孔桩施工工艺施工。

（3）土工格室必须用木桩或钢筋固牢，并尽量将其打开调整顺直；连接用销子必须按数量插好，以确保连接牢固。

（4）在铺筑填充砂砾石时，砂砾石顶面要高出土工格室顶面15cm，以保证振动压路机在碾压时土工格室不会损坏，严禁未铺筑填充砂砾石时土工格室受到碾压。

（5）现场施工要专人负责，并详细做好记录。

六、止水帷幕施工方法

1.施工工艺流程。测量放线→人工开挖→设立支护→继续开挖至完成→砼浇筑→砼养生→检测。

2.施工要点。

（1）止水帷幕厚度为0.8m，深度为6m，长度根据现场实际情况而定。

（2）止水帷幕砼标号采用C20，配合比由试验室确定。

（3）人工开挖过程要严格按操作规程规程设计支护，杜绝安全事故发生。

表5 -1 土工格室规格

表5 -2 土工格室技术要求

2.施工工艺流程。

（1）砼加固桩施工流程。确定异常区域范围→测量并放线布点→人工开挖成孔→浇筑砼→砼养生→检测

（2）土工格室铺设施工工艺流程。施工准备→基底清理→测量放线→安放土工格室→固定一端→展开土工格室→固

七、结语

通过本工程实践，证明在此种地质条件下，采用以上几种施工方法对溶洞进行处理是可行的，是一种经济合理的工程措施。经过处理，不仅加快了工程进度，在很大程度上消除了工程隐患，同时有效地降低了工程造价。