岩溶对高速公路路基的影响分析及处置措施

任久杰

(湖南中核建设工程公司，湖南 长沙 410000)

高速公路工程建设中，路线规划不可避免通过岩溶发育地段，浅层岩溶地段对路基的影响较大。如果在勘察、设计及施工阶段没有合适的针对岩溶地段应对措施，将会给后期高速公路运行造成很大影响。因此，必须做好岩溶路基地质勘察和设计工作，查明岩溶的规模、空间分布形态、充填情况等，分析岩溶对路基的影响并提出合理措施，保证高速公路施工的顺利进行，以及高速公路工程竣工后，减少由于岩溶特殊地质条件给高速公路运行带来的地质病害，为高速公路养护和车辆驾驶提供良好的交通环境。

1 岩溶对路基的危害

岩溶对路基的危害主要表现在岩溶顶板的承载力不够或者存在溶洞使得高速公路运营期间出现的局部下沉。主要表现形式有：(1)由于顶板厚度较薄，承载力较低，在超荷载作用下，岩溶路基路基顶板会崩塌，使路基产生地面塌陷等地质病害；(2)路基遭受岩溶水作用破坏，导致路基掏空产生塌陷或整体失稳；(3)在岩溶地下水出入口，干湿交替，路基层反复受浸泡，路基地层内聚力和内摩擦力降低，引起路基底层破坏，公路路面产生地面裂缝、沉降；在暴雨季节，岩溶通道使地下水位迅速上升，冲毁路基和路面。

2 岩溶地区路基稳定性的影响

在岩溶发育地区高速公路建设中，对路基产生不良影响的主要是浅层岩溶。因此在高速公路修建的勘察设计阶段，探明岩溶区的发育情况、充填物情况、地下水等工程地质条件并根据所得的勘察结论评价岩溶对路基的影响极为重要。施工图设计应根据岩溶分析结果结合勘察结论和计算模型，针对性地采取合理的措施处置岩溶来消除岩溶对路基带来的不利影响。岩溶路基的稳定性与其基础底面溶洞四周围岩的地层岩性，地质构造与地震，所属水文地质单元、水文地质条件和溶洞的规模，空间分布形态，洞顶距设计标高的厚度，填充物分布情况以及上部结构的载荷等有关。所以，在前期的勘察阶段应根据岩土工程地质条件要严格分析按照不同的工程地质条件，用科学的方法评价和分析浅层和深层的岩溶对高速公路路基的稳定性影响，为高速公路的设计和施工提供指导施工。

高速公路岩溶路基的影响因素，主要有区域地质构造、地层岩性、岩体整体特征、节理裂隙发育情况、岩石强度、溶洞的分部特征，以及溶洞内部是否存在充填物情况，地下水分布规律(包括是否存在岩溶地下暗河)，外部荷载分布情况及人类活动、地震及地震烈度因素等多种因素。

(1)区域地质构造：对高速公路岩溶地区的岩石溶洞裂隙发育规律的判断和岩溶地区地质构造的稳定性分析是判断岩溶路基稳定性的主要任务。路基岩溶地区的岩石溶洞顶板厚度及溶洞周边围岩的稳定情况是后期路基是否出现塌陷或不均匀沉降的主要原因。溶洞顶板较厚时，路基整个稳定性较好，反之相反。

(2)地层岩性：不同高速公路地段的灰岩岩石类型不同，分布规律和强度也不同。对岩溶路基的稳定性存在不同的影响。当岩石的岩层存在较厚层或厚层状构造，岩石的强度较高时对高速公路岩溶路基稳定性比较有利，反之，对于高速公路岩溶路基稳定性影响较大。

(3)溶洞的分布特征及溶洞内部充填情况：溶洞的大小对于高速公路路基的整体稳定性有较大影响。对于溶洞横向跨度较小且溶洞内有充填物的对岩溶路基稳定性影响较小。对于溶洞发育较多且分布较广，并且溶洞呈串珠状，溶洞内充填物较少或未见充填物，该种情况影响高速公路岩溶路基的稳定性。

(4)地下水分布规律：地下水的类型、特征、径流情况对于高速公路岩溶路基的稳定影响较大。地下水促进岩石的溶蚀，长期存在地下水对岩石的溶蚀较多，就非常不利于高速公路岩溶路基的稳定性。

(5)外部荷载情况：外部荷载的大小是影响高速公路岩溶路基稳定性最重要的因素。当溶洞顶板厚度达不到最低厚度时，随着荷载的增加，极易引起溶洞的坍塌及高速公路的不均匀下沉。特别是在高速公路修建好运营期间当外部荷载过大时，导致路基的坍塌会对高速公路最致命的危害。所以荷载的变化是岩溶路基最关键因素，过载是路基稳定性最大的危害。

(6)人类活动的加剧和地震的作用，这些都不同程度的影响岩溶路基的稳定性。当地震烈度<7°时，对高速公路岩溶路基稳定性的影响比较小，当地震烈度≥7°时，对高速公路岩溶路基稳定性的开始增大。

很多因素影响高速公路岩溶路基的稳定性，每个地区地段都应该分别研究。第一步应该分析出对岩溶路基稳定性影响的几个最主要的因素；第二步根据几个主要因素来分析论证溶洞的破坏机理；第三步用最合理的办法处理岩溶路基。因此，路基岩溶稳定性的分析表如表1所示。

表1 岩溶路基稳定性分析表

3 对岩溶路基常用的处置措施

对于存在溶洞比较发育的公路路基勘察建议，主要是计算影响路基岩溶顶板的稳定程度和岩溶地下水的防控和处置。根据岩溶的类别，所处的位置，溶泉状态等不同的形态，采用主要处理方法为：采取引排、回填、封闭、堵塞、钢筋混凝土盖板跨越、强夯等方法处理路基。

(1)导流：对于地下水及岩溶水采用盲沟或涵洞构造物进行导流，将水排到路基外侧排水沟。

(2)对于溶洞顶板厚度不厚，跨度比较大的，建议用钢筋混凝土盖板的方式跨越溶洞。

(3)对于浅层的溶洞建议用强夯的方法处理，该方法是最简便和经济的方法。

(4)对于溶洞顶板厚度大，岩石比较稳定的路基，通过计算建议不做处理。

4 工程实例

4.1 工程概况

江西省吉莲线A3标K28+635～K29+152段、昌宁线C4标K164+135～K165+373段、昌栗线A5标K48+880～K52+636段三段都为石灰岩地层，岩溶发育，针对上述情况，业主要求对岩溶路基进行详细工程地质勘察，查明岩溶发育程度、发育规律、溶洞围岩性质及充填物情况、地下水活动规律进行明确，依据勘察结果采取合理的措施对岩溶路基进行科学处理建议，为设计提供可靠的地质依据。

4.2 岩溶对路基的影响及处置措施

通过工程地质勘察，查明了岩溶发育程度、发育规律、溶洞围岩性质及充填物情况、地下水活动规律等，分析评价岩溶对路基的影响，并提出了相应的措施，高速公路修建完成已运行，目前路基稳定，交通状况良好。三段公路对路基的影响及处置措施见表2。

表2 岩溶发育情况及处置措施表

5 结语

高速公路建设过程中，岩溶路基勘察和设计是一项复杂的工作，如果勘察和设计不合理，会给后期高速公路建设和运营管理带来很多地质问题，造成工程造价增加，运营管理中产生相应的地质病害，给车辆行驶安全带来了隐患。因此，在高速公路工程建设中，一旦遇到岩溶路基，应根据实地岩溶发育情况，分析和评价对路基的影响，并制定相应的处理措施。