大型岩溶路基的治理措施计算分析

杜单戈

0 引言

随着我国西部大开发和可持续发展战略的实施,基础设施建设投资力度加大,我国西部地区将修建越来越多的高速公路。我国西部地区岩溶地形分布广泛,加上地质构造和岩溶构造等条件复杂,其成因、规模、力学特征以及进化规律都相差较大,使公路修筑变得更加复杂[1]。

高速公路中特殊路基是指修建在不良地质现象,特殊地形地质情况,某些特殊气候因素等不利条件下的道路路基。特殊路基有可能因自然平衡条件被打破,或者边坡过陡,或者地质承载力过低而出现各种各样的问题,因此,除要按一般路基标准、要求进行设计外,还要针对特殊问题进行研究,做出处理[2-4]。本文就位于沪瑞国道主干线(贵州境)镇宁—胜境关公路第十六合同段K71+450～K71+560段的特殊路基——大型岩溶坑道的计算分析及处理措施做了较为详细的介绍。

1 工程概况

该段路基位于沪瑞国道主干线(贵州境)镇宁—胜境关公路第十六合同段K71+450～K71+560段,长90 m。为挖方路段,路轴线最大挖方约15 m,路面宽24.5 m。该溶洞为隐蔽型溶洞,路基施工开挖前地表无明显特征,2007年5月路基开挖至标高1 083.00 m附近揭露,该溶洞规模大,洞口尺寸:长27.0 m,宽23.0 m,洞底尺寸:长85.0 m,宽63.0 m,中心溶洞高73 m。溶洞内为大量路基开挖弃块石杂乱堆积。

通过钻探、地表调查,在镇宁岸节理裂隙不发育,溶洞顶板岩体较完整,取芯率较高,顶板整体稳定性较好,钻孔揭露顶板厚为22.3 m～46.0 m;在胜境关岸,溶洞顶板控制性裂隙较发育,沿节理裂隙局部发育小溶洞或黏土充填的裂隙,尤其裂隙L1,L2,L3对溶洞顶板整体性破坏强烈,该组节理贯穿整个路基,为张性,内充填黏土,向路基右侧、地下深处收敛,渐成闭合状;胜境关岸岩体整体性受到一定影响。

场区地层主要由上覆第四系残坡积层红黏土、人工回填层及下伏基岩三叠系中统关岭组中～厚层状灰岩及含角砾灰岩、角砾岩组成,为同生关系,勘察路段岩性为含角砾灰岩、角砾岩。

2 计算分析

路堤不均匀沉降和路基失稳是岩溶路基病害的具体表现。根据路段石芽、漏斗、洼地、溶洞、溶隙、岩溶泉等多种岩溶形态并存的特征,并考虑岩溶形态的尺度效应,遵循疏导、跨越、加固、堵塞的方法进行预防和处理原则,提出镇宁—胜境关公路第十六合同段K71+450～K71+560合同段岩溶路基的具体处理措施。

施工处理措施建议回填溶洞,路面用1.5 m钢筋混凝土板通过,计算荷载为公路Ⅰ级荷载。计算假设为平面应变,计算简化模型如图1所示。材料基本力学参数如表1所示。

表1 材料基本力学参数

3 计算结果

计算位移矢量如图2所示,从图2中可以看出最大位移发生在混凝土板跨越溶洞顶部,最大位移S=5.12 mm。镇宁—胜境关公路通车后,通过表面沉降观测,该段岩溶路基最大沉降为4.5 mm。计算应力矢量分布结果表明:最大应力为7.204×106Pa;最小主应力为-1.255×107Pa。

4 结语

通过混凝土板跨越镇宁—胜境关公路第十六合同段K71+450～K71+560段的大型溶洞,处理后路基沉降小,处理效果良好,施工进度快,工程成本低,安全稳妥。

[1]袁红庆,汪海生,严 冬.高速公路岩溶路基处理措施研究[J].华东交通大学学报,2007,22(9):1500-1504.

[2]JTJ 064-98,公路工程地质勘察规范[S].

[3]李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4]《工程地质手册》编写组.工程地质手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社,2007.