黄喜荣

(江西省交通工程集团投资有限公司)

1 工程概况

1.1 岩溶实况概述

鹰瑞高速D10 合同段总共有7 座桥梁，溶洞桩基高达130 根以上，最大溶洞溶腔可达到26 m，单孔内溶洞累计深度最大可达30.1 m，溶洞层数最多达到12 层，溶洞溶腔累计高度在1 100 m 以上。该标段的溶洞特点十分显著，其特点主要表现在四个方面，第一溶洞分布较为广泛，一半以上的桩位已经被勘探出有溶洞存在;第二，根据该工程实际勘察所得第一手地质资料显示，本工程地段大溶洞数量相对较多，溶腔口径在4 m 以上的已经超出总口径的60%;第三，溶洞洞壁十分陡峭，钻探相关资料表明，该工程地段相邻桩基的溶洞位置高度差比较大，因此得出溶洞洞壁陡峭的结论;第四，该地段基岩强度较大，大多数岩层的强度都在80 MPa 以上。

1.2 工程实际水文地质状况

(1)地表水 该工程所在场地内部的地表水体未发育，在暴雨季节这些地表水会形成地表径流，从而排泄到低洼地带，在局部凹处路段可能会形成岩溶洼地积水。通过岩溶裂缝、落水洞、溶沟及溶洞等综合形成的岩溶通道向工程地段的低洼地带排泄。

(2)地下水探测区的地下水根据地下水运移特征以及储存条件可以大致将其分为三类，分别是基岩裂缝水、孔隙水及岩溶水。所谓的基岩裂缝水是指储存在基岩风化节理的缝隙中，其数量较小，需要接受大气降水的水量补给;孔隙水是指储存在冲沟残积土中，其和基岩裂缝水一样，需要由大气降水进行补给，并以渗流的方式将水排泄到低洼处，从而形成间歇性潜水，此种水量较为贫乏;岩溶水主要储存在泥水系灰岩中，利用溶槽、溶沟及溶蚀裂缝的迁移，将他们聚集在溶沟溶洞中，并采取岩溶下降泉的方式将其排出，而后接受地表水、大气降水、基岩裂缝水及孔隙水的补给。

1.3 地层岩性特征

为了对该工程地区的岩溶地质特征有一个清晰了解，为制定施工方案提供资料依据，工程企业对工程所在地的地质及钻探状况进行调查，该工程地区的地层主要为泥盆系上统地层与第四系覆盖层。首先第四系全新统中的填筑土呈黄褐色～红褐色，其土质成分是粉质粘土，是公路建设中最近的填筑路基。其中的淤泥质土呈灰黄色、灰黑色，属于软塑土质，土质中含有有机质，土层厚度为3～5 m。其次，第四系更新统，该层主要为粉质粘土，呈黄色～黄褐色，土质呈硬塑状，土质相对比较均匀，局部土质中含有碎石，多分布在融槽及溶沟内。再者，泥盆系上统锡矿山组上段，该段的泥灰岩呈褐黄～灰黄色，属于泥质结构，呈薄层状构造，裂缝较为发育，岩质松软，局部地段呈土状。泥盆系上统锡矿山组下端的灰岩呈灰黑色，风化处于中级阶段，属于隐晶质结构，呈厚层状构造。

2 岩溶斜坡路基稳定性分析

2.1 岩溶斜坡路基稳定性计算及材料属性

本文在岩溶斜坡路基稳定性分析中主要采用的是有限元强度折减法，假设岩溶斜坡的受力与变形是由于平面应变问题造成的，在岩体初始应力场不考虑该路基构造应力的因素，仅仅对自重应力进行考虑衡量，除了该地区岩土之外，将岩溶斜坡路基施工中所运用的材料均作为弹性材料。另外，岩土介质中的六节点使用平面单元PLANE42 来进行模拟实验，与此同时还要将平面应变的选项开关打开，以此来实现平面应变问题的求解。材料是影响岩溶斜坡路基稳定性的主要因素，因此在材料使用中应严格按照相关参数及规范要求进行应用，以免使岩溶斜坡路基失去稳定性。在岩溶斜坡路基施工中相应材料属性如表1 所示。

表1 材料参数表

2.2 路基边界的条件与载荷

在岩溶斜坡路基施工中，要以边界条件为依据进行施工操作，路基上部作为自由边界，对左右两侧水平进行约束，并将其底部固定。路基施工中的车辆荷载大致可分为四种基本类型，分别是单周双轮、单周单轮、三轴双轮及双周双轮。其中载重卡车双轮中心的轮距变化应控制在25～34 cm 以内，轮距应控制在165～186 cm 以内，载重卡车轴之间的距离应控制在112～140 cm。我国沥青路面设计规范对车辆荷载的方法有所提及，有限元计算中主要采用的是单轴双轮荷载。载重卡车轮胎的接地面积应运用矩形，确保作用面的内载荷分布的均匀性与稳定性。岩溶斜坡路基中所用的载重卡车级别主要分为100 kN、150 kN、200 kN、250 kN、300 kN、350kN六种级别。在路基施工操作中为了对轴载级别、作用边长及轮胎接地压力之间的关联性有一个清晰认识，表2针对轴载级别、作用边长及轮胎接地压力进行了如下分析。

表2 轴载级别、作用边长与轮胎接地压力

2.3 超载稳定性分析

该工程地区斜坡的应力整体分布相对较为均匀，局部存在小面积塑性区，在施工中斜坡路基的安全系数是固定的，若超出规定范围，那么则表示交通荷载出现超载现象，在这种状况下斜坡路基的稳定性也会大大降低。斜坡路基在标准轴载或者超载下都是安全的，但若超载量过大，则会影响斜坡路基的稳定性，降低斜坡路基的稳定性。

3 岩溶地质斜坡路基不稳定因素的处理措施

从该工程现场实际情况来看，路线地貌单元属于岩溶喀斯特地貌，观测区的基岩出露较好，地表岩溶发育较为稳定，岩溶形态主要有溶沟、溶蚀裂隙、溶蚀洼地等岩性通道。由于该工程地区岩溶发育十分广泛，且贯通性非常好，本文所选取的工程实例其路基在山谷位置，若路基后部两侧山体中的水资源沿着贯通水路向路基底部汇集，那么当路基底部水量过量堆积的情况下可能会冲垮路基，需要采取一定的处理措施才能保证岩溶地质斜坡路基施工的顺利进行。

在岩溶地质斜坡路基处理之前，需要对岩溶水运动规律有一定了解，根据岩溶水资源的补给、承压及排泄等特点，采取因地制宜的处理方法，在处理过程中应以疏导为主，并采用截流或者疏导方案，将原先路基底部位置的淤泥清理出去，而后再回填适量的碎石，并对其进行分层压实操作，压实度应控制在规定范围内，回填到高出原地面的距离为2 cm左右，横向渗沟的间距应控制在3 m，沟底的纵坡应在0.5%以上。渗沟应采用管式渗沟，渗沟上部需要再回填1 m 的碎石层，然后多余的水应通过管道排出到外侧边沟中。对于岩溶洼地的积水地段，应在岩溶地质斜坡路基的两侧合理修建排水沟，采取相应的排水治理措施，处理之后需要对斜坡路基进行截流疏通，以此来确保岩溶地质斜坡路基的安全性与稳定性。

4 总 结

在岩溶地质斜坡路基施工中可以采用有限元数值方法对岩溶路基的稳定性进行研究，在研究过程中合理运用有限元强度折减法对岩溶斜坡路基的稳定性进行有效分析。在公路路基建设过程中可以会因为某种原因出现路基坍塌现象，这一现象会直接影响公路建设的正常施工，因此工程企业应及时制定路基截流以及疏导处理方案，从而保证岩溶地质斜坡路基长期处于稳定状态。

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