黄敏

（湖北工业大学 430000）

摘要：近年来，随着社会与经济的迅速发展，公共道路建设日趋普及，在公路建设中，不同地貌地质条件对于公路建设、养护的要求也不尽相同，喀斯特地貌是一种特殊的环境生态系统，其稳定性差、容易受干扰，环境容量低，在这种地貌环境下的公路产生的病害对于公路建设的安全与效率，本文从喀斯特地貌环境的特点出发，分析喀斯特地貌环境下公路病害的主要表现及特征，并对喀斯特地貌条件下的公路病害防治措施进行深入探索，以期为公路设计、施工提供更加切实有效的技术借鉴与参考。

关键词：喀斯特；公路；病害；防治

一、 喀斯特地貌环境特征

喀斯特是由于水对可溶性岩石的化学溶蚀与流水的冲蚀、潜蚀、崩塌的机械相互作用的地貌。我国的喀斯特地貌主要集中在云贵高原与四川西南部地区。在喀斯特地貌中，最为重要的成土物质基础来自碳酸盐岩风化淋溶后的残留物质，而这些残留物质易溶于水而被带走，这样的成土方式导致土壤的成土速度慢，且水土流失严重，且成土另外喀斯特地貌的土石黏合力差，影响了地表土层的稳定性。喀斯特的土壤迁移过程受到溶蚀、流水的影响大，土层的覆盖面薄厚不均，覆盖不连续。加上碳酸盐岩的营养元素比较简单，给植物的营养元素不充足而导致土壤的自然肥力低下，土质基础薄弱，表面土壤的保水性与蓄水能力较差。

总体而言，喀斯特地貌下的成壤能力低，成土慢，土壤薄、黏着力地，土壤分布不连续且侵蚀严重，这些都会对公路的稳定性造成极大的影响。在公路设计与建设过程中，要特别针对喀斯特地貌环境特点，以科学合理的方式来处理公路病害，降低公路变形、破坏的发生率。

二、 喀斯特地貌环境下的公路病害及成因

1、 塌陷

塌陷是喀斯特地貌环境下最为常见的公路病害，由于喀斯特地貌的覆盖层土壤密度低、地下水活动频繁以及人为因素等原因，对公路路面造成塌陷坑。喀斯特地貌下抗渗透、抗变形能力较差，由于土层土体呈软塑状态，粘着性低，受地下水渗透、冲击的机率也更大，喀斯特地貌下的溶蚀裂隙多，且與地下岩溶联系紧密，造成土壤覆土层被岩溶水带走而形成空洞，影响了公路的承载力。

从喀斯特地貌环境的形成机理来看，在喀斯特环境下的地下水对土层岩体的侵蚀、潜蚀、溶蚀，造成溶隙裂缝不断扩大，形成了溶洞、溶槽，是造成塌陷形成的重要原因。尤其是地下水的上升、下降，对溶洞洞顶土地的破坏严重，加剧了溶洞的扩大，也使得塌陷形成速度更大。在于地形低洼地段地表水体一般是地下水的天然排泄带，裂隙岩溶发育强烈。地下水位的升降变化，往往有利于塌陷发生，原因是水位的波动变化可促进盖层底部松散物的粒间联结力的破坏，有利于潜蚀作用的进行。

喀斯特环境中的岩洞多，且地下水资源丰富，常年的地下水活动对于喀斯特岩溶地质具有一定的腐蚀作用，尤其在雨季或是多雨地区，雨水通过岩隙渗透到地下，使得地下水位升高，对公路基岩造成更大的腐蚀，在此情形下形成的公路岩洞荷载力不断下降，如果不进行及时的处理，很容易形成塌陷。另外，施工过程中产生的负荷对于溶洞产生不同程度的影响，工程中的强力扰动可能会破坏溶洞的结构，进而导致岩溶塌陷，在喀斯特地区的公路上出现的天坑等，就是由于公路底部的溶洞塌陷引发的，自然及人为因素的影响造成的溶洞塌陷，不仅会影响公路建设的质量，也会对公路交通安全造成严重的威胁。

2、 滑移失稳

滑移失稳是由于公路路基处于不稳定的坡面上，路基附近存在的溶洞、溶沟、裂隙灯，会导致路基基底覆盖层岩倾斜基岩面一同滑移，滑移不仅影响了公路的稳定性。由于喀斯特地貌下的岩土松脆，地下水活动造成的溶洞洞顶板弯曲、折裂，加上喀斯特土层、溶洞的抗干扰能力差，很容易因为公路的荷载而遭到结构的破坏，造成路基周围土体移动。土体松散、承载力差都会对公路路基的稳定性造成极大威胁。

3、 不均匀沉降

路基不均匀沉降。岩溶对道路路基的表现有多种多样，由于其发育形式的不同，道路路段在使用中可能会产生起伏不平，岩溶溶洞上部的土体压缩性较高，每个地方的厚度不一样，在多雨的地区，会出现的多处坑坑挂佳；另外，由于道路地基溶洞顶板的厚度和跨度的不同，可能会产生顶板顶部的沉降。基于这种情况，在岩溶地基上部的道路路基会产生不同程度的下降。当公路构筑物地基存在岩溶覆土层时，由于石牙、石柱、溶槽、溶沟、漏斗等岩溶形态下覆基岩面高低起伏、及填充其间的土层岩土性质和厚度分布不均匀，易引起路基路面及其它结构物的不均匀沉降，并可能导致公路构筑物的进一步损坏。

喀斯特地貌的溶洞复杂多样，尺寸、形状的不同，对于公路基层的影响也非常大，顶板厚度不均匀导致公路路基发生沉降，是公路建设工程中常见的病害。

4、岩溶水环境的影响

岩溶地下水活动不仅会导致路基和桥基冲刷、水淹路基、隧道突水突泥等工程病害，而且可以诱发路基、桥基和隧道围岩变形失稳。岩溶水径流、排泄、消散通道的阻塞或改变，可能产生一系列环境地质及水文地质灾害，如造成上游农田水涝，水浸路基危害路基安全，甚至泄洪不畅，形成洪灾以及岩溶管道气水交替失衡，产生气爆、吸虹、潜蚀作用而引起路基塌陷。由于岩溶水环境的破坏，地表与地下水压力不平衡，很容易使路基基底发生涌水，导致路基损毁，而地下涌水造成对路基的侵蚀，也会造成路基塌陷，影响公路行车安全。

三、 喀斯特地貌环境下的公路病害防治对策

1、 对岩洞的处理

在喀斯特地区进行公路建设，必须要对地质环境进行细致、深入的侦测。了解岩洞的形状、尺寸、顶板厚度、地下水文特征等，对岩洞的稳定性进行科学、全面的评估，对于顶板厚度为洞体宽度1-1.5倍的溶洞，可以视为相对稳定的溶洞而不作处理，对于顶板厚度达不到稳定标准的溶洞，可以对溶洞进行开挖清理，并以块石、碎石填埋，避免溶洞的塌陷，而对于不便炸除的深埋溶洞，可以通过钻孔注浆的方式来增强稳定性。endprint

溶洞的发育经历不同的阶段，对于不同层级、形态的溶洞，需要采用不同形式的处理，地下水活动较为频繁的溶洞，其稳定性较差，发生自然塌陷的较多，而塌陷的溶洞往往被松散的堆积土填充，这样的溶洞对公路地基的承载力造成严重影响，在公路建设中，可以根据溶洞分布的特点、规律，进行恰当的处理，对于零星的塌陷溶洞，可以采用钻孔注浆的方式，使洞中的松散堆积物更加稳固。对于分布较密集的塌陷溶洞，可以采用统一震垮、强夯的方式，使大面积的溶洞能够得到强固，进而增强公共路基的稳定性。在垂直发育的落水洞中，地下水活动较多，对于这样的溶洞，要特别注意勘察周围的地质水文环境，有些落水洞具有一定的消水功能，在公路建设中，既需要增强路基的稳定性，也要保持溶洞地区的水文地质平衡，处理具有消水功能的溶洞，可以将溶洞口揭开，用钢筋混凝土干板以梁板结构来承受上部路堤填土跨越，同时设置意设置盲沟保留溶洞的消水功能。对于一些不具消水功能的溶洞，可以直接用块石、碎石填塞，如果洞口径较深、小，不宜块石填埋的，可以采用钢筋混凝土封闭洞口，对于洞口径浅小的，采用块石填塞洞口，并用混凝土填平。对于洞口径大且深的落水洞，可以先清除洞内的填充物，用木桩加固，提高溶洞的承载力，然后填塞块石、片石，夯填粘土做土牛拱，最后用浆砌片石拱跨封闭洞口。

2、 对岩溶水的处理

喀斯特地貌下的岩溶水丰富，尤其是在发育良好的岩溶地区，岩溶水更加活跃、富集，岩溶水的运动与溶洞的形态、发育层级密切相关，对于公路的稳定性也会造成不同程度的影响，对岩溶水的处理应该以疏导为主，由于喀斯特地貌下的岩溶水分布零散、不均匀，且与周围地质环境关系密切，在地表水丰富或者雨季时，岩溶水水位急剧上升，变化幅度大的岩溶水对路基的影响也较大，因此，通过疏导的方式处理岩溶水，能够降低对周围环境的影响，保持地面地下水的动态平衡。

在岩溶水的处理中，还需要根据水流方向、流量等采用恰当的处置措施，一般而言，可以有截流、排泄等方式。

截流主要针对流量较小的岩溶水，排水建筑物与水流方向垂直，通过截水墙、截水沟、截水洞等措施来促进水路畅通，截水后设置排水沟、集水槽等使水流有固定的出口，以排除公路路基的范围，通过截水措施建立一个完整的综合排水系统，减少岩溶水对路基的影响。在截流过程通常会通过填石渗沟盲沟、管式渗沟和洞式渗沟，避免地表水渗入造成的影响。为了避免地下水的淤积，要根据水流量来确定截流构造物的大小、形态。

排泄適用于处理流量大、流速大的集中岩溶水，岩溶水流向与排水建筑物的方向一致，通过排水管、排水桥涵、明沟、泄水洞的设置来引排岩溶水，在排水过程中要注意坡度与基础的顺适贴合，避免排水设施受力不均而产生变形。在排泄设施设置出水口，并将出水口引至天然河沟，避免流水对农业生产及公路建设的影响。

疏导常常是采用竖井涵管、封堵涵管等方法，将岩溶水引出路基外，同时保持熔岩地下水的压力与地面一致，避免水汽压力变化过大而对路基造成冲击或真空吸蚀，根据岩溶水方向、岩溶水洞水位情况来确定疏导方式的运用，如果路基底部出现岩溶涌水，则需要采用疏导岩溶水的方式处理，疏导结构的尺寸要根据岩溶水量决定，在疏导过程中，用混凝土砌筑基础，以厚砂砾、碎石垫层，管涵节坐稳，受力均匀，管道接口处应以特制的胶圈或沥青麻絮等弹性材料填塞。

对于一些流量较大的冒水洞、暗河、岩溶泉，也可以采用桥跨、涵跨等方式来，用填石透水路堤的方式来实现对溶蚀洼地的跨越。

3、 溶蚀裂隙的处理

喀斯特地区岩溶水对岩石造成的溶蚀形成溶沟、溶槽对公路路基的均匀性存在较大影响，对于溶蚀裂隙的处理，可以根据溶蚀的程度不同采取相应措施，对于覆土层较厚的溶沟溶槽，因其对路基均匀性影响不大，可以不作处理。裂隙较大的溶沟、溶槽，其承载力较差，会影响路基的稳定性、均匀性，导致路基沉降不均、甚至开裂，影响公路寿命及道路安全。对溶沟、溶槽的处理可以先清除沟槽内的松软土，凿平突出的石牙，以素混凝土或碎石填充沟槽，在设置一层褥垫层，增强路基的稳固性。

对于发育较好的溶沟溶槽，应根据地质的特点采取恰当的处理方式，由于溶沟溶槽使得路基从土质突变为岩石地基，此时可将路基挖至一定深度，再采用褥垫层来协调路基的沉降。利用物理探测来确定裂隙打桩的位置，推断裂隙的深度、大小，如果裂隙较大，先清除裂隙中的污泥松土，然后用片石混凝土来填平裂隙。

4、岩溶路基的处理

由于岩溶发育而影响路基的基岩不平整、石牙突出等，会影响公路的平稳性，对岩溶路基的处理可通过清平基底、砌筑路肩墙等方式进行，利用削峰填谷的方式设置坚实平稳的路基基础，避免路基强度差距较大而产生的坑洼，在最大洪水位下的填方采用块石填筑，避免由于水流产生的裂隙扩大而产生的塌陷。通过砌筑路肩墙的方式拦阻流水，避免路基外积水浸入路基。根据公路路面的塌陷程度，选择不同的处理方式，如塌坑较大时，先清理松软的塌陷土体，在回填块石、碎石，并夯实路基。在夯实路基时，将夯锤调至一定高度然后自由下落，利用自由落体的巨大冲击力将路基土体夯实，提高路基的强度。

四、 结论

综上所述，喀斯特地貌下的公路病害复杂突出，主要表现在塌陷、沉降不均、滑移失稳及水环境影响，这些病害对于公路寿命及行车安全产生极大的影响。喀斯特地区的岩溶发育层次不一，对于不同层级的岩溶，也应该采取针对性的措施，根据岩溶分布范围、深度、大小、水流情况等，采用综合性的治理方法，在增强路基稳定性的同时，也应该注意周围生态环境的保护，避免因岩洞治理而产生的污染或水环境破坏。喀斯特地貌下的公路病害治理是一项涉及多个层面的综合性工程，明确病害的根源、特点，溶洞是喀斯特地貌下最主要的病害，在溶洞的处理中，应根据溶洞的发育特征进行处理，通过钻孔注浆或填埋的方式来增强路基的稳定性，对于岩溶水，可采用排泄、截流、疏导等方式使流水能够引出路基外。总体而言，喀斯特地貌下的公路建设与管理，应该从整体的生态环境出发，因地制宜地采取切实有效的治理措施，提升公路的使用寿命及安全性，并维护当地的生态环境的平衡性。通过科学合理的规划、治理与维护，使喀斯特地区的公路建设更加规范，优质，从而提高交通基础设施长远、健康发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]任美愕，刘振中主编，岩溶学概论[M]，北京：商务印书馆，1983

[2]罗竟，邓廷权主编，路基工程现场施工技术[M]，北京：人民交通出版社，2004

[3]邓家喜，王浩，刘彦等，《岩溶地区高等级公路建设关键技术研究》课题研究报告

[4]韦启番.我国南方喀斯特区土壤侵蚀特点及防治途径[J].水土保持研究，1996，3（4）：72-76.

[5]何宇彬.论喀斯特塌陷的水动力因素[J].水文地质工程地质，1993，（5）.

[6]蒋小珍.岩溶塌陷灾害数据库的建设[J].中国地质灾害与防治学报， 2004，15（增刊）.endprint