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摘要：高速公路岩溶路基塌陷给行车安全带来巨大危害，如何有效、及时处治岩溶路基塌陷显得尤为重要。本文结合工程实例，通过内因和外因相结合方式定性分析岩溶路基塌陷病害所在，提出了“碎石土回填+压力注浆+钢筋混凝土盖板”处治方案。结果显示，注浆后路基无沉降现象，土层固结强度符合标准规范，注浆达到了加固土体的作用，处治效果良好；混凝土盖板浇筑抗压强度符合设计要求，说明混凝土盖板浇筑效果良好。结论：“碎石回填+压力注浆+钢筋混凝土盖板”处治方案可行，可为同类岩溶路基塌陷处治提供参考。
关键词：岩溶路基塌陷；压力注浆；混凝土盖板
1引言
近年来，随着高速公路建设快速发展，通过岩溶地区日渐增多，岩溶路基塌陷频发，不仅影响高速公路高效运行，而且给人民生命财产安全带来巨大损害[1]。本文以吉莲高速公路k636+650左幅岩溶路基塌陷为工程实例，分析岩溶路基塌陷病害所在，着重介绍了钻孔和注浆施工方法，检验了岩溶路基处治效果，对同类岩溶路基塌陷处治具有一定参考价值。
2岩溶路基塌陷病害分析
塌陷区位于吉莲高速公路k636+650左幅，表面塌陷面积5m×5m。岩溶路基塌陷形成的原因复杂多样，多从内因和外因两方面对岩溶路基病害进行分析。内因包括地层岩性和覆盖层性质，外因包括地下水活动和人类活动。
2.1地层岩性
依据钻探结果，并按分布特征、各岩土层成因类型、组合特征、物理、力学性质对岩土工程分层进行划分，将岩土分6层：素填土、淤泥质土、粉质粘土、中风化灰岩、溶洞、中风化灰岩，其中溶洞充填物为可塑状褐黄色粉质粘土。
中风化灰岩为可溶性岩，局部地段小型断裂构造发育。中风化灰岩遇水形成的裂隙为水流和土颗粒提供了良好的通道。
2.2覆盖层性质
工程物探结果显示，塌陷区埋深5米以上的电阻率等值线较密，间距较均匀，密实度好；5-8米电阻率等值线较疏，间距较大，密实度差；18-25m，电阻率较低，主要为淤泥或空洞层；25m以下为灰岩层，发育于灰岩中的相对低阻区为岩溶发育区。
粉土性质的覆盖层，松散、密实度不高，易受自重力和水流作用而与土体结构分离。其中基岩灰岩溶洞顶板最薄处仅为0.3m，最厚为10.3m，跨度长18m，在一定跨度条件下，覆盖层顶板越薄，路基塌陷可能性越大[4]。
2.3地下水活动
塌陷区属亚热带季风湿润性气候，雨量充沛，历史降雨集中在4～6月份，占全年降雨量的45.3%，9月至翌年元月份为枯水期，占全年降雨量的22.5%，其余月份为平水期。
2015年5月中旬，塌陷区普降暴雨，地下水流径流强度大，地表水入渗量多，地下水位有较为明显的变幅。
2.4病害形成机制
由上述分析可知：塌陷区降雨量突然增大，导致地下水径流强度增大，短时间内与发育的灰岩发生反应所形成的大量裂隙，为水流和土颗粒提供了快速通道。塌陷区降雨时间分布不均匀、人工抽水活动大，致使地下水位变化幅度大，导致密实度差的黏土土层随水位频繁下降而不断流散，靠近溶洞的土体流入溶洞使覆盖层顶板变薄，在覆盖层自重力超过土体抗剪强度时，土体逐渐破坏，由此造成此次岩溶路基塌陷。
3处治方法
通过对岩溶路基塌陷病害分析，岩溶路基塌陷处治方案定为“碎石回填+压力注浆+钢筋混凝土盖板”，以达到加固路基，改善工程性质，切断地表水与地下水、孔隙水与岩溶水之间水力的联系，防止潜蚀的发生，从而防止地面塌陷；使得陷坑上的荷载通过跨越结构而作用在可靠的土体或岩体上。其中钻孔注浆工艺是本次处治成败关键，需着重做好钻孔注浆处治工作。
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3.1压力注浆加固机理
压力注浆加固即是在软弱层部位钻孔埋设注浆管，通过注浆管向软弱层高压灌注水泥浆，使之对软弱层进行渗透、挤密、切割和最终的胶结作用，形成胶状水泥固结体，达到加固软弱土层、减少沉降的目的[5]。
3.2钻孔工艺
考虑浆液扩散半径0.5~0.8m，塌陷区域两端各3m范围采用1.0m×1.0m间距梅花状布置，塌陷区域中间24m采用1.5m×1.5m间距梅花状布置。在塌陷区域30m×11.25m范围内对252个钻孔位置进行测量放样，钻孔从四周向中间的顺序进行，采用跳孔施钻。
3.3注浆参数材料及工艺
1）注浆参数及材料
经现场注浆试验，注浆水灰比确定为1：1[6]；注浆压力为0.8MPa。
注浆钢管选用外径68mm普通钢管（接头采用螺纹接头技术），水泥选用南方P032.5级水泥。
2）注浆方式
注浆采用先四周再中间的施工顺序，待两侧注浆体凝固后，再进行中间段注浆。注浆分3次间歇进行，每次每米水泥用量30～50 kg，间歇时间45分钟后进行下一次注浆。达到终止注浆标准，立即停止注浆，花管留在钻孔内，注浆孔口用水泥浆填塞，补平抹光。塌陷中心百米钻所成3个孔采用袖阀管下管，以保证压浆效果。
3）注浆控制
a）注浆时封堵孔口及附近的地面裂缝以防冒浆，注浆后用水泥砂浆封住孔口。
b）注浆过程中出现邻孔冒水串浆采取跳孔钻孔注浆，邻孔加盖孔口以及两孔或多孔同时注浆。
c）钻孔受串浆影响受阻时，必须清空再进行注浆。
d）注浆长时间达不到注浆结束标准时，宜采用注入或灌入水泥砂浆、采用速凝剂缩短凝固时间或配合间歇注浆以及加强双液注浆。
3.4注浆观测
注浆过程中，在塌陷区域左右边坡及中央分隔带各设置3处观测点共9处观测点进行沉降观测，塌陷区域范围无下沉现象，岩溶塌陷处置后土体固结效果好。
3.5钢筋混凝土浇筑
钢筋混凝土盖板长30m，宽11.25m，厚0.36m。在绑扎钢筋前，应找平地面，待钢筋交错绑扎后（除外围两根钢筋的相交点应全部绑扎外），方可进行混凝土浇筑。
4效果检验
岩溶路基塌陷区域注浆孔共计252个，注浆钢管4920m，注浆量482m3。注浆总量达到预期设计标准，为进一步直观检验注浆效果，随机取注浆试块进行抗压强度试验，压力注浆有效填充了岩溶路基塌陷区域土层间隙，增加了土层之间的密实度，抗压强度符合标准规范[7]，说明注浆达到了加固土体的作用，处治效果良好。
为检验钢筋混凝土盖板浇筑效果，现场取样做试块，养护28d后进行抗压强度试验，混凝土盖板浇筑抗压强度符合标准规范，说明混凝土盖板浇筑效果良好，能够承担高速公路正常运营工作。
5结语
1）通过分析工程实例的岩溶路基塌陷病害，给出了“碎石回填+压力注浆+钢筋混凝土盖板”处治方案，经试验验证该方案处治效果良好，说明该处治方案可行。
2）对于岩溶多发的高速公路，在雨季时期应加强路上排查工作，在岩溶路基塌陷未发展前，及时完善病害周边排水系统，防止地表水对岩溶进一步侵蚀，并对岩溶路基进行加固。
参考文献：
[1]张军平.岩溶地区基础荷载下的溶洞稳定性研究［J］．路基工程，2010，（04）：180-181．
[2]陈建军.高速公路溶洞路基稳定性分析与处治研究[J].公路工程，2011，36（4）：124-127.
[3]高明等.贵港覃塘区岩溶地面塌陷的成因与防治对策[J].科学技术与工程，2015，15（10）：32-36.
[4]周建波.铁路岩溶路基塌陷机理与注浆加固方法 [J].西部探矿工程，2011，（1）：213-215，218.
[5]刘坤鹏，管泽英.注浆加固底层技术在淤泥地层中的应用[J].隧道建设，2006，26（1）：74-77.
[6]徐京海.淤泥质粘土地基注浆加固效果的研究[J].铁道建设技术，2014（6）：109-113.
[7]JTGD01-2003《公路工程技术标准》[S].北京：人民交通出版社，2003.
论文作者:周建强,陶鹏鹏
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/26
标签：岩溶论文; 注浆论文; 路基论文; 盖板论文; 钻孔论文; 病害论文; 钢筋混凝土论文; 《基层建设》2016年9期论文;