巖溶路基勘察設(shè)計(jì)與處治施工

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　　巖溶路基勘察設(shè)計(jì)與處治施工【1】

巖溶路基勘察設(shè)計(jì)與處治施工

　　【摘要】關(guān)于在高速公路建設(shè)中巖溶路段地質(zhì)勘察、巖溶不良路段設(shè)計(jì)處治方案以及在處治施工過程中施工工藝，質(zhì)量檢測方法等方面綜述。

　　【關(guān)鍵詞】巖溶路基;勘察;設(shè)計(jì);施工;綜述

　　巖溶是經(jīng)過漫長的地質(zhì)時(shí)期，在地表水或地下水對可溶性巖石進(jìn)行的溶解作用下，所形成改造和破壞的巖體現(xiàn)象。

　　可溶性巖體之間或內(nèi)部形成各種大小形狀不一的空洞和裂隙，經(jīng)過地質(zhì)演變，這些空洞或裂隙由水、土、雜物或者空氣填充，形成穩(wěn)定的巖溶體，這些空洞小的很小，大的卻很大，通常由裂隙貫通或單獨(dú)形成洞腔。

　　隨著我國高速公路發(fā)展，高速公路建設(shè)難免要通過山區(qū)巖溶路段，而對巖溶路段的勘察、設(shè)計(jì)、施工和質(zhì)量檢測是消除巖溶路段對高速公路正常安全運(yùn)行影響的重要環(huán)節(jié)。

　　1、概述

　　河南駐馬店至泌陽高速公路項(xiàng)目全長80.9公里，路線位于豫中南平原與豫西南山地交界處，部分路線處于山嶺重丘區(qū)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)崾居袃商幝范瓮ㄟ^巖溶地段，并指出“由于溶洞發(fā)育無明顯規(guī)律性可循，應(yīng)在具體施工過程中，進(jìn)一步查明影響路基穩(wěn)定的深度范圍內(nèi)的巖溶發(fā)育狀況，及時(shí)采取合理的處治措施”。

　　此兩段路基開挖完成后，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)揭示的巖溶現(xiàn)狀和初步設(shè)計(jì)存在一定差異，隨后就開展對此段路基的補(bǔ)充勘察、設(shè)計(jì)和具體處治施工工作。

　　2、巖溶路段地質(zhì)勘察

　　地質(zhì)勘察主要采用的勘察方法有兩證，一種是地質(zhì)鉆探，此種方法比較直接的揭示出了具體的地質(zhì)狀況，可以對特征區(qū)域進(jìn)行加密鉆探。

　　第二種是物理探測，主要采用高密度電法。

　　這種方法成本低、效率高、準(zhǔn)確率大，探地雷達(dá)在特定條件下也具備較高的精度。

　　2.1地質(zhì)鉆探鉆取芯樣：采用DPP-100型全液壓汽車鉆機(jī)，泥漿護(hù)壁，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和錘擊鉆進(jìn)兩種方式鉆進(jìn)，進(jìn)口口徑130mm，終孔不小于119mm。

　　鉆探范圍為縱向?yàn)槿诜蕉�，橫向?yàn)槿珜挕?/p>

　　采用梅花形6米布點(diǎn)，鉆探深度為15米.

　　2.2孔內(nèi)攝像拍照：對于在鉆探過程中發(fā)現(xiàn)較大巖溶空洞后，采用孔內(nèi)攝像儀針，對孔內(nèi)情況進(jìn)行了攝像和拍照，根據(jù)觀測結(jié)果分析空洞的空間分布后決定采取是否補(bǔ)充鉆探。

　　2.3物理探測：地質(zhì)雷達(dá)采用GR-2004探地雷達(dá)沿路線縱向進(jìn)行，橫向從一側(cè)到另一側(cè)，無線頻率100MHZ。

　　高密度電法采用E60b型高密度電阻率探測儀，智能電纜連接，自動采集數(shù)據(jù)，形成視電阻率剖面。

　　高密度電法采用布置測線的方法，測線縱向間距10.0米，橫向間距5.0米。

　　通過以上幾種方法的相互補(bǔ)充和結(jié)合，對鉆探揭露的各主要溶洞進(jìn)行了科學(xué)推斷溶洞的空間展布和詳細(xì)說明，包括它的平面形態(tài)、最大直徑、相互之間的連通關(guān)系等產(chǎn)出特征，以便設(shè)計(jì)時(shí)更好的把握處理范圍，并采取有效適宜的處置措施。

　　勘測工作完畢后，根據(jù)鉆探和物探的綜合勘查成果配合平面測繪，繪制巖溶平面分布圖和空間立體分布圖，提交勘察報(bào)告。

　　3、巖溶路段治理工程設(shè)計(jì)

　　通過對勘測文件的認(rèn)真分析研究，根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范確定了以下處治方案：

　　3.1當(dāng)洞內(nèi)裂隙發(fā)育，洞腔較小時(shí)，采用C20水下混凝土灌注，直至灌滿為止。

　　3.2當(dāng)孔口已出露時(shí)，清除洞內(nèi)填充物后，采用片石填塞，頂部50cm厚采用C20號混凝土封閉，并延伸至洞口周圍各1米范圍形成蓋口板。

　　3.3對其他勘察資料反映存在大量裂隙和空洞，而且比較小而多，洞口沒有揭露的兩路段路基全寬范圍內(nèi)，采用打孔膠結(jié)高壓注漿的辦法進(jìn)行治理，孔位按梅花型全路基寬度布置，間距3m，孔深6m。

　　其中四周周邊第一排為帷幕孔，孔深8米，并先行分時(shí)分段逐步注漿固結(jié)施工，固結(jié)后再在施工帷幕孔中間注漿各壓漿孔。

　　4、巖溶路段治理工程施工工藝

　　根據(jù)兩段路基的處治設(shè)計(jì)方案，結(jié)合一般路基施工規(guī)范和工藝，綜合本工程特點(diǎn)，制定了一下處治施工方案：

　　4.1測量放樣：采用全站儀測量放樣出路線中線各樁位，其余各注漿位置采用經(jīng)緯儀和鋼尺在路基全寬范圍內(nèi)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙定點(diǎn)放樣并標(biāo)識，各點(diǎn)間距為等邊4.5米的等邊三角形，放樣完畢后報(bào)請監(jiān)理驗(yàn)收后做好開鉆成孔準(zhǔn)備工作。

　　4.2開鉆成孔：采用12立方空壓機(jī)送風(fēng)，潛孔鉆鉆進(jìn)，采用直徑127mm鉆頭開鉆，鉆至基巖后變徑為直徑89mm終孔。

　　報(bào)請監(jiān)理驗(yàn)收孔深后做好澆注孔口管，孔口管采用長度1米，壁厚3mm，外徑18mm的鋼管，孔口內(nèi)外各長50cm，孔口管采用525#快凝水泥砂漿與孔壁固結(jié)牢固，保證注漿時(shí)能有效持壓，以保證注漿質(zhì)量。

　　4.3水泥漿配置：水泥漿液通過制漿機(jī)拌制，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)漿液配合比進(jìn)行，水泥、水和外加劑嚴(yán)格計(jì)量，施工過程中隨即抽查各項(xiàng)指標(biāo)。

　　制漿通過一級攪拌池和二級攪拌池拌和均勻后進(jìn)入注漿泵后進(jìn)行壓漿。

　　4.4高壓注漿施工：注漿前全面檢查設(shè)備和管路系統(tǒng)。

　　漿液隨用隨制，制漿系統(tǒng)配置出合格均勻的漿液后，通過壓漿泵，壓漿管注入孔口管，采用定量定壓分段注漿方法施工。

　　單孔孔口管壓在1.0Mpa以上，穩(wěn)定10～15分鐘以上，或者周圍孔有冒漿現(xiàn)象視為注漿結(jié)束。

　　4.5已外露空洞處理：對于溶洞孔口外露的空洞，采用C20混凝土灌注或采用片石回填，澆注蓋口板形成封閉，施工過程監(jiān)理應(yīng)全過程監(jiān)督施工質(zhì)量并做好相關(guān)記錄和拍照工作。

　　4.6場地清理：壓漿及混凝土封閉施工完畢7天后，采用機(jī)械配合人工方法進(jìn)行場地清理，巖溶路段處治施工視為結(jié)束。

　　5、巖溶路段施工質(zhì)量檢測

　　5.1檢測時(shí)間：在灌漿施工結(jié)束半個(gè)月后。

　　5.2檢測方法：

　　(1)鉆孔檢測：通過鉆孔取芯直接觀察巖溶區(qū)的漿液充填情況，并結(jié)合鉆探過程中循環(huán)液的漏失情況及孔壁的穩(wěn)定性等評價(jià)灌漿質(zhì)量。

　　(2)高密度電法檢測：檢測注漿的整體充填情況。

　　結(jié)合鉆孔檢測資料和高密度電法做出綜合評價(jià)，在全面分析研究這些資料的基礎(chǔ)上，最終確定灌漿質(zhì)量是否合格。

　　5.3檢測量及檢測深度：鉆孔檢測為總孔數(shù)的2%;注漿孔深+1.0米。

　　5.4檢測位置：

　　A、鉆孔檢測采用隨機(jī)布置(在梅花形布置的注漿孔之間的中心)，或認(rèn)為有疑點(diǎn)的部位，或監(jiān)理指定的位置，

　　B、高密度電法檢測在整個(gè)注漿區(qū)。

　　高密度電法采用布置測線的方法，測線縱向間距10.0米，橫向間距5.0米。

　　質(zhì)量檢測過程如有局部缺陷，應(yīng)加密檢測，保證檢測結(jié)果如實(shí)反映工程實(shí)際情況。

　　6、結(jié)束語

　　檢測結(jié)果表明：鉆探芯樣水泥漿對空隙進(jìn)行有效填充，明顯可見水泥漿，兩巖溶路段視電阻值顯著增長，再未出現(xiàn)其他空洞和裂隙現(xiàn)象，地基整體穩(wěn)定性明顯提高。

　　本項(xiàng)目通車試運(yùn)營兩年后此處治路段未出現(xiàn)任何路基病害及隱患。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]駐馬店至泌陽高速公路兩階段施工設(shè)計(jì)圖[M].中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院,2004.

　　[2]駐馬店至泌陽高速公路巖溶路段勘察設(shè)計(jì)圖[M].河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院.2006

　　[3]JTG F10-2006公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S]北京:人民交通出版社

　　巖溶地區(qū)路基病害勘察技術(shù)【2】

　　摘要：公路建設(shè)乃百年大計(jì)，道路質(zhì)量的好壞與路基穩(wěn)定性有直接的關(guān)系。

　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，公路缺陷80%以上的原因是由于基礎(chǔ)病害探測不準(zhǔn)確從而導(dǎo)致處理不當(dāng)引起的。

　　因而，用成本低、效率高的地球物理勘探方法查明灰?guī)r地區(qū)溶洞等病害分布并用科學(xué)的方法對其處理對保證公路質(zhì)量有重要意義。

　　關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū);路基病害勘察

　　1 巖溶地基穩(wěn)定性問題分析

　　1、巖溶洞穴對工程穩(wěn)定性的影響。

　　巖溶洞穴對工程的危害，主要表現(xiàn)為建(構(gòu))筑物(包括路基)基礎(chǔ)懸空或洞穴項(xiàng)板厚度不夠不能承荷等。

　　2、松軟堆積物的坍塌。

　　地下水化學(xué)作用及物理作用形成的洞穴堆積物有化學(xué)沉積和碎屑沉積兩大類。

　　碎屑沉積物主要是土、沙、礫石及巖塊等：化學(xué)沉積主要指各種形態(tài)的碳酸鈣沉積物。

　　均具有松軟、松散、多孔、含水量高等特性，因而不均勻沉降大、強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差，如粘土質(zhì)沉積物的松軟不均勻沉躊、松散堆積物的堤塌、石芽及溶隙間的充填土(即紅粘土，往往為軟弱土)的低壓縮性、低強(qiáng)度等。

　　3、巖溶區(qū)覆蓋層大面積的塌陷，威脅公路的安全運(yùn)行。

　　巖溶平原及洼地、谷地中，覆蓋著第四紀(jì)松散土層。

　　土層中地下水位埋藏淺，一般具有統(tǒng)一潛水面，當(dāng)基巖巖溶發(fā)育時(shí)，地下水流動、水位變化、負(fù)荷增加或其它原因，就有可能引起地面塌陷。

　　4、巖溶溶溝(槽)臨空面對基礎(chǔ)抗滑的影響。

　　溶蝕作用形成較深溶溝(槽>，溶溝(槽)大多為無填充或軟弱松散土填充，基礎(chǔ)奠基基巖旁若存在較深溶溝(槽)時(shí)，若基巖處存在傾向溝(槽)，一側(cè)軟弱結(jié)構(gòu)面(節(jié)理面)，在附加載荷作用下，可能形成基礎(chǔ)連同持力層向臨空面或軟弱松散土一側(cè)滑移。

　　巖溝石芽犬牙交錯，溝(槽)內(nèi)土質(zhì)往往松散，形成巖石與土無規(guī)律分布的土石地基。

　　由于巖、土地基剛度相差甚劇，造成地基沉降不均勻。

　　2 巖溶地區(qū)路基病害勘察技術(shù)應(yīng)用

　　1、淺層巖溶加固處治技術(shù)研究

　　淺巖溶主要采用堵塞、充填的方式封閉處理。

　　將巖溶內(nèi)部充填物全部挖除至硬土層上，然后根據(jù)開挖深度，回填M7.5漿砌片石或分層填碎石渣，最后在巖溶基坑頂鋪設(shè)土工布做防水層，防止雨水進(jìn)入已經(jīng)處理的巖溶內(nèi)部，形成水囊，引起路基病害。

　　對地勢開闊平坦、水塘積水淺，并且無大量地下水流通過的淺層巖溶地段，具備明挖施工的地形和安全條件時(shí)，可采用明挖后回填處治。

　　即采取明挖至巖溶頂板，然后開炸巖溶頂板，清除巖溶內(nèi)填充物，用片石回填巖溶空隙和空洞至原地表面以上30cm，片石頂面用砂礫嵌縫，再在其上填筑路基土。

　　此方案的好處是處治方案簡單明了，易于施工和易于控制工程質(zhì)量及估算和控制處治成本，不利之處是開挖和回填工作量大。

　　2、深巖溶加固處治技術(shù)研究

　　深巖溶加固處治施工的具體作法如下：

　　(1)開挖。

　　巖溶充填物下挖的深度視巖溶大小和深度而定，一般為5m～8m。

　　開挖過程中不能將巖溶四周坑壁修鑿成光滑表面，要使其凹凸不平，且坑壁四周掩體上的泥土必須用水沖洗干凈，以保證坑壁與混凝土及砌石圬工更好地連接。

　　基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，將基底表面略作整平，以便注漿。

　　(2)巖溶下部土體注漿加固。

　　采用本方案對深巖溶加固處治的好壞取決于下部松散體的注漿效果，施工時(shí)應(yīng)特別注意參數(shù)的選擇和施工控制。

　　注漿范圍為巖溶開挖基底標(biāo)高下4m～5m內(nèi)的粒狀松散體，通過對巖溶下部土體進(jìn)行注漿，改善巖溶內(nèi)部充填物的土質(zhì)條件，提高其承載能力。

　　注漿管采用38鋼管，長3.0m～3.5m，前端1.5m范圍內(nèi)鉆7排8的注漿孔，每排間距20cm，梅花形布置。

　　壓漿管以改良的風(fēng)鉆打入，打入深度為2.0m～2.5m，外露1.0m～1.5m，梅花形布置注漿管，間距為1m。

　　由于注漿體為粒狀松散體，孔隙率大，滲透系數(shù)大，為保證漿液能夠完全充填注漿范圍中的裂隙，注漿時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制漿液的膠凝時(shí)間及注漿壓力。

　　施工中可選擇水泥�D水玻璃雙液漿，水泥漿液水灰比為1∶1;雙液體積比為1∶0.5，膠凝時(shí)間為1s～3s，注漿時(shí)注漿壓力不大于0.8MPa，采用間歇式注漿方式，每循環(huán)間隔時(shí)間為2h。

　　注漿結(jié)束后，鉆孔取樣進(jìn)行抽測，對不合格處補(bǔ)注。

　　在本方案的實(shí)施中也可選擇黏土固化漿液，黏土固化漿液是一種以水、黏土、水泥及固化劑等組成的具有特殊加固和堵水效果的漿液，主要特點(diǎn)是漿液粘度和漿液固化時(shí)間可以控制;漿液不易被水稀釋;注漿時(shí)漿液擴(kuò)散半徑易于控制;漿液固化后，其固結(jié)體抗?jié)B性能良好。

　　固化收縮率比純水泥漿小。

　　評價(jià)黏土固化漿液性能的主要參數(shù)有原漿性能(粘度、密度、固相含量)，摻加水泥及結(jié)構(gòu)劑后的流變參數(shù)及固化速度，固化時(shí)塑性強(qiáng)度的增長率以及后期強(qiáng)度。

　　國內(nèi)采用黏土固化漿液注漿施工較成功的有廣州地鐵楊體區(qū)間隧道含水砂層注漿堵水加固、江西城門山銅礦堵水、洞庭湖大堤滲漏加固以及十八河尾礦壩堵漏工程等。

　　目前國內(nèi)注漿施工中大量采用的是水泥凈漿、水泥砂漿及部分化學(xué)漿液。

　　水泥漿液耗量大，成本高，特別是遇到較大溶洞、大裂隙時(shí)漿液遇水稀釋而不易固結(jié)，很難形成整體的堵水帷幕，堵水效率低，一般僅50%～60%。

　　而化學(xué)漿液成本更高，并污染地下水，難以推廣。

　　采用價(jià)格低廉的黏土固化漿液作為主要材料注漿，可在路基土層與巖溶之間形成一隔水層，堵斷地下水對路基土的侵蝕，并能提高路基的承載力。

　　(3)澆筑鋼筋混凝土板梁。

　　鋼筋混凝土板梁澆筑混凝土?xí)r，以巖溶坑壁為模，直接灌注，這樣能夠使混凝土與巖溶坑壁基巖有效結(jié)合在一起，增加板梁向下的摩擦力。

　　鋼筋混凝土板梁的厚度為1m，鋼筋網(wǎng)分上下兩層設(shè)置，由22螺紋鋼筋焊接而成，間距20cm。

　　安裝時(shí)將鋼筋網(wǎng)與注漿管尾部以點(diǎn)焊的形式連接起來，使板梁與下部注漿形成一體，提高基礎(chǔ)承載力。

　　(4)回填漿砌片石。