朱經(jīng)亮 李曉寧 陶金良

摘 要：文章以滇中產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)（新區(qū)）哨關(guān)路工程一標(biāo)段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）工程地質(zhì)勘察及老320國(guó)道（大板橋段）升級(jí)改造工程空港一施工標(biāo)段工程地質(zhì)勘察為例，研究了物探、鉆探手段在巖溶勘察中的綜合應(yīng)用，并且根據(jù)滇中產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)（新區(qū)）哨關(guān)路工程一標(biāo)段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）施工圖設(shè)計(jì)道路設(shè)計(jì)說(shuō)明及哨關(guān)路溶洞處理專家咨詢組意見，對(duì)路基巖溶處理方案的選擇提供了可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：巖溶勘察；物探；鉆探；巖溶；路基

中圖分類號(hào)：U213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）32-0162-02

本文主要闡述如何運(yùn)用物探及鉆探方法在滇中產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)（新區(qū)）哨關(guān)路工程一標(biāo)段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）及老320國(guó)道（大板橋段）升級(jí)改造工程空港一施工標(biāo)段工程中對(duì)路基巖溶的勘察及根據(jù)勘察成果提出的處理方法。

1 工程地質(zhì)條件及場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

哨關(guān)路工程一標(biāo)段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）路線區(qū)地處牛攔江流域與螳螂江流域分水嶺地帶，區(qū)內(nèi)及附近廣布碳酸鹽巖，除路線起點(diǎn)部分地段屬山前沖洪積平原地貌外，總體屬溶蝕低山丘陵及巖溶垅崗?fù)莸氐孛?。本?biāo)段起點(diǎn)部分地段為第四系下更新統(tǒng)沖洪積土，以褐灰色卵（礫）石土、黏土夾卵（礫）石為主，本次勘察未揭穿，最大揭示深度60.9 m；其余段落全線表面大面積覆蓋第四系紅黏土，不均，最厚可達(dá)12.4 m。下伏泥盆系中統(tǒng)?？诮M白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r，巖溶作用較強(qiáng)烈，巖溶漏斗、地下溶洞時(shí)有分布，透水及富水性強(qiáng)，巖溶地下水埋藏較深，旱、雨季水位變幅較大。完整巖體力學(xué)強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，而巖溶洞穴發(fā)育地段，在誘發(fā)條件（上部荷載、水位大幅下降等）可發(fā)生巖溶地面塌陷，危害極大。

當(dāng)公路路基、隧道巖溶地基具備下列條件之一時(shí)為穩(wěn)定地基。

①當(dāng)?shù)匦纹骄彆r(shí)，基礎(chǔ)置于微風(fēng)化硬質(zhì)巖石上，近旁為延伸較大裂縫寬度小于1 m的豎向裂隙和落水洞。

②基礎(chǔ)底面下土層的厚度大于地基壓縮層厚度，且不具備形成土洞的條件。

③基礎(chǔ)底面下土層的厚度小于地基壓縮層厚度，但洞內(nèi)為密實(shí)的沉積物充填而又無(wú)被水沖蝕的可能。

④基礎(chǔ)尺寸大于溶洞平面尺寸，且有足夠的支承長(zhǎng)度。

⑤微風(fēng)化硬質(zhì)巖石中，頂板厚跨比接近0.5或大于0.5。

據(jù)本次勘察成果，沿線地層分布較穩(wěn)定，場(chǎng)地屬穩(wěn)定地基，可進(jìn)行工程建設(shè)。

老320國(guó)道（大板橋段）升級(jí)改造工程空港一施工標(biāo)段地處牛攔江流域與螳螂江流域分水嶺地帶，區(qū)內(nèi)及附近廣布碳酸鹽巖，總體屬溶丘洼地地貌，本標(biāo)段表面大面積覆蓋第四系紅粘土，厚度一般1.2～18.5 m，局部鉆孔未揭穿，紅粘土具弱膨脹潛勢(shì)。下伏二疊系下統(tǒng)陽(yáng)新組茅口段灰?guī)r及角礫狀灰?guī)r，巖溶作用較強(qiáng)烈，地表巖溶漏斗、落水洞及地下溶洞、溶隙發(fā)育，透水、富水性強(qiáng)，巖溶地下水埋藏較深，旱、雨季水位變幅較大。完整巖體力學(xué)強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，而巖溶洞穴發(fā)育地段，在誘發(fā)條件（上部荷載、水位大幅下降等）可發(fā)生巖溶地面塌陷，危害極大。

3 路基巖溶勘察及實(shí)例分析

在哨關(guān)路工程一標(biāo)段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）及老320國(guó)道（大板橋段）升級(jí)改造工程空港一施工標(biāo)段勘察中，主要采用了物探、鉆探等方法對(duì)沿線路基巖溶發(fā)育情況進(jìn)行了勘察。

首先通過(guò)物探確定巖溶發(fā)育區(qū)，再通過(guò)鉆探來(lái)進(jìn)一步證實(shí)物探成果。具體介紹如下。

3.1 測(cè)線布設(shè)

沿路基設(shè)計(jì)路線中的左幅路面、右幅路面與人行道的分界線各布置一條測(cè)線，即左線和右線，沿左線與右線的中間位置布置一條中線，探測(cè)深度不小于20 m，為滿足探測(cè)深度的要求，測(cè)線起始點(diǎn)與終點(diǎn)分別延伸75 m，為保證測(cè)線探測(cè)成果底部的連續(xù)性，先后二次測(cè)量需重復(fù)150 m。

3.2 一般路基段（含一般填方、一般路塹）鉆孔布設(shè)

結(jié)合其他工點(diǎn)構(gòu)造物布置。左右兩側(cè)各布置一條勘探線，單側(cè)勘探孔間距100 m?？碧娇卓咨畈簧儆? m，同時(shí)需穿透紅黏土進(jìn)入下臥基巖不少于2 m。遇巖溶發(fā)育地區(qū)布設(shè)橫向物探線。對(duì)物探異常點(diǎn)進(jìn)行加密布置驗(yàn)證孔。

在哨關(guān)路這次勘察中，運(yùn)用了綜合勘察技術(shù)，下面以MZK3+593～MZK4+220段進(jìn)行說(shuō)明：

按里程由小到大，MZK3+593～MZK4+220段可供參考的鉆孔有ZK2608、ZK2610、ZK2615、ZK2620、ZK2624、ZK2626、ZK26

29，其中較近的鉆孔ZK2608距離測(cè)線約4 m，以上述鉆孔資料作為參考，對(duì)高密度電法成果進(jìn)行地質(zhì)解釋。

結(jié)合鉆孔資料，由視電阻率反演成果可見，此段整體電阻率值表現(xiàn)較高，其灰?guī)r完整性、穩(wěn)定性均較好，其中破碎中風(fēng)化層中見有二處巖溶發(fā)育帶。

4 巖溶處理方法

根據(jù)哨關(guān)路滇中產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)（新區(qū)）哨關(guān)路工程一標(biāo)段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）施工圖設(shè)計(jì)道路設(shè)計(jì)說(shuō)明中的特殊路基設(shè)計(jì)方案如下。

4.1 溶洞地基處理

根據(jù)詳勘資料分析結(jié)果表明，項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)溶洞相對(duì)發(fā)育，有發(fā)生地面塌陷的可能性，對(duì)路基穩(wěn)定性有直接的影響，故需進(jìn)行工程治理措施。

4.1.1 開挖換填法

對(duì)埋深較淺、洞徑小、頂板薄或巖層破碎的溶洞，采用開挖后用片石回填加固處理設(shè)計(jì)，回填完畢后施工路基，片石以不侵占路床為限。關(guān)于處理范圍和產(chǎn)生的工程量建議設(shè)計(jì)單位采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同的情況動(dòng)態(tài)完善方案

4.1.2 壓力注漿法

壓力注漿是將漿液通過(guò)壓漿泵注漿管注入巖土層中，以填充、滲透和擠密等方式，驅(qū)走巖石裂隙中或土顆粒間的水分和氣體，并填充其位置，硬化后將巖土膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)強(qiáng)大的、抗?jié)B性高和穩(wěn)定性良好的新的巖土體。另外注漿體的壓力注入，可在基巖面封堵巖溶開口洞隙，防止地下水位升障潛蝕發(fā)生土洞，從而使巖溶地基得到加固。

注漿鉆孔選擇采用地質(zhì)鉆機(jī)或高壓旋噴鉆機(jī)鉆孔到設(shè)計(jì)深度。一般以土層或強(qiáng)風(fēng)化巖層作為注漿持力層時(shí)可采用高壓旋噴鉆機(jī)直接鉆孔，若以中風(fēng)化以上巖層作為注漿持力層時(shí)需先采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆至終孔。

注漿孔采用φ110 mm鉆孔，注漿采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，漿液采用純水泥漿，遇到溶洞時(shí)在漿液中加入砂子，砂子最大粒徑不超過(guò)2.0 mm，含泥量不大于3%，有機(jī)物含量不大于3%，漿液采用水灰比為1：1～0.5：1，建議配合比（重量比）為水泥：砂：水=1：0.8：1，實(shí)際施工時(shí)應(yīng)按檢測(cè)中心試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)，砂漿標(biāo)號(hào)不低于M7.5。注漿壓力控制在0.6～1.2 MPa之間，當(dāng)注入率不大于0.4 L/min 時(shí)繼續(xù)灌注30 min 或不大于1L/min 時(shí)，繼續(xù)灌注60 min，注漿可以結(jié)束。

4.1.3 封孔采用壓力灌漿封孔法

①由于大部分溶洞頂板組成為白云質(zhì)灰?guī)r，經(jīng)重型設(shè)備夯擊后對(duì)溶洞原始結(jié)構(gòu)破壞較大而產(chǎn)生一系列不可預(yù)估的次生問題，且項(xiàng)目原始地面起伏較大，可能存在孤石、石筍等不利因素，因此咨詢組認(rèn)為本項(xiàng)目強(qiáng)夯方案實(shí)施難度較大，中間過(guò)程質(zhì)量難以控制，不推薦采用強(qiáng)夯方案。

②針對(duì)大型溶洞，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，確定溶洞范圍后在完善設(shè)計(jì)方案，對(duì)于一般溶洞處理，原則同意設(shè)計(jì)單位提出的采用開挖換填及注漿處理兩個(gè)常規(guī)方案，但是關(guān)于處理范圍和產(chǎn)生的工程量建議設(shè)計(jì)單位采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同的情況動(dòng)態(tài)完善方案；

③針對(duì)注漿處理，注漿孔間距控制在2～4 m，根據(jù)實(shí)際情況，先以4 m間距控制布樁，探明溶洞準(zhǔn)確范圍，在根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿后漿液的擴(kuò)散情況調(diào)整注漿孔間距，建議參照周邊其他項(xiàng)目的處理情況，最小注漿間距控制為2 m；

④關(guān)于溶洞填充材料：

其一，一般溶洞采用水泥砂漿；

其二， 個(gè)別溶洞填充物較密難以壓漿時(shí)，可采用純水泥漿注漿；

其三，若揭示大型空洞型溶洞，可考慮人工挖孔后灌注水泥混凝土、填充片塊石或增加工程結(jié)構(gòu)等措施，納入動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)；

⑤溶洞深度一般處理原則：

其一，對(duì)于洞徑小于4 m的溶洞，埋深大于9 m時(shí)可不處理；

其二，對(duì)于洞徑小于6 m的溶洞，埋深大于12 m時(shí)可不處理。

⑥關(guān)于穩(wěn)定性分析方面，厚跨比（完整頂板）小于0.8為不穩(wěn)定；厚高比（破碎頂板）小于5為不穩(wěn)定。

4.2 溶洞處理方案

具體溶洞處理方案可根據(jù)以上原則，結(jié)合填挖高度、位置等因素確定是否需要處理，及處理范圍，具體的處理方案必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，納入動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，不斷完善相關(guān)方案，保證道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

對(duì)于上述巖溶地基處理后效果的檢驗(yàn)方法主要采用的鉆探取芯檢驗(yàn)，目前哨關(guān)路及昆明老320國(guó)道采取的就是該種方法，檢驗(yàn)的效果還是很不錯(cuò)的，而且昆明老320國(guó)道采取上述巖溶處理方法后的道路已經(jīng)有通車的段落，未發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量上問題出現(xiàn)。這也驗(yàn)證了上述公路路基巖溶處理方法的正確性。

針對(duì)綜合管廊的側(cè)壁、坑底發(fā)現(xiàn)巖溶時(shí)，對(duì)于坑底溶洞寬度不超過(guò)管廊寬度且洞深在管廊基礎(chǔ)底標(biāo)高下1 m以內(nèi)的根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溶洞大小處理，一般直接注射混凝土處理，對(duì)于溶洞寬度超過(guò)管廊寬度且洞深在基礎(chǔ)底標(biāo)高2 m以內(nèi)采取毛石加混凝土回填處理。在綜合管廊側(cè)壁邊上發(fā)現(xiàn)溶洞時(shí)根據(jù)路基處理溶洞原則處理。

參考文獻(xiàn)：

[1] JTG D63-2007，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JTG C20-2011，公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].