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國道（大板橋段）升級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)計道路設(shè)計說明及哨關(guān)路溶洞處理專家咨詢組意見，對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：U213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）32-0162-02

本文主要闡述如何運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國道（大板橋段）升級改造工程空港一施工標(biāo)段工程中對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)條件及場地穩(wěn)定性評價

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為穩(wěn)定地基。

①當(dāng)?shù)匦纹骄彆r，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)為密實的沉積物充填而又無被水沖蝕的可能。

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，場地屬穩(wěn)定地基，可進(jìn)行工程建設(shè)。

老320國道（大板橋段）升級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。下伏二疊系下統(tǒng)陽新組茅口段灰?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 路基巖溶勘察及實例分析

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

首先通過物探確定巖溶發(fā)育區(qū)，再通過鉆探來進(jìn)一步證實物探成果。具體介紹如下。

3.1 測線布設(shè)

沿路基設(shè)計路線中的左幅路面、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，探測深度不小于20 m，為滿足探測深度的要求，測線起始點與終點分別延伸75 m，為保證測線探測成果底部的連續(xù)性，先后二次測量需重復(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。對物探異常點進(jìn)行加密布置驗證孔。

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

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距離測線約4 m，以上述鉆孔資料作為參考，對高密度電法成果進(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)計道路設(shè)計說明中的特殊路基設(shè)計方案如下。

4.1 溶洞地基處理

根據(jù)詳勘資料分析結(jié)果表明，項目區(qū)域內(nèi)溶洞相對發(fā)育，有發(fā)生地面塌陷的可能性，對路基穩(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，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)計單位采取動態(tài)設(shè)計，根據(jù)現(xiàn)場不同的情況動態(tài)完善方案

4.1.2 壓力注漿法

壓力注漿是將漿液通過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)成一個整體，形成一個強(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)計深度。一般以土層或強(qiáng)風(fēng)化巖層作為注漿持力層時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級普通硅酸鹽水泥，漿液采用純水泥漿，遇到溶洞時在漿液中加入砂子，砂子最大粒徑不超過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，實際施工時應(yīng)按檢測中心試驗結(jié)果為準(zhǔn)，砂漿標(biāo)號不低于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 時繼續(xù)灌注30 min 或不大于1L/min 時，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)為本項目強(qiáng)夯方案實施難度較大，中間過程質(zhì)量難以控制，不推薦采用強(qiáng)夯方案。

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

③針對注漿處理，注漿孔間距控制在2～4 m，根據(jù)實際情況，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， 個別溶洞填充物較密難以壓漿時，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，納入動態(tài)設(shè)計；

⑤溶洞深度一般處理原則：

其一，對于洞徑小于4 m的溶洞，埋深大于9 m時可不處理；

其二，對于洞徑小于6 m的溶洞，埋深大于12 m時可不處理。

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)場的實際情況，納入動態(tài)設(shè)計，不斷完善相關(guān)方案，保證道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

對于上述巖溶地基處理后效果的檢驗方法主要采用的鉆探取芯檢驗，目前哨關(guān)路及昆明老320國道采取的就是該種方法，檢驗的效果還是很不錯的，而且昆明老320國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)。這也驗證了上述公路路基巖溶處理方法的正確性。

針對綜合管廊的側(cè)壁、坑底發(fā)現(xiàn)巖溶時，對于坑底溶洞寬度不超過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)場溶洞大小處理，一般直接注射混凝土處理，對于溶洞寬度超過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)計規(guī)范[S].

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