一种岩溶强发育区高速铁路路基基底处理方法

2023-02-14林志果

交通科技与管理 2023年1期

林志果

（中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北武汉 430063）

0 引言

岩溶在我国广泛分布，岩溶塌陷具有隐蔽性及突然性，各类工程都不同程度受到过岩溶塌陷的危害[1-3]。岩溶强发育区，在地下水长期侵蚀作用下，地基承载力降低，基岩完整性遭到破坏，溶洞、溶沟、溶槽等岩溶构造还存在突然塌陷的风险。高速铁路时速快，对地基稳定及沉降变形的要求很高，岩溶地基的不良特性将严重影响高速铁路的施工及运营安全。因此，深入了解高速铁路穿越区的岩溶分布及发育规律，合理地对岩溶进行地基处理尤为重要[4]。

1 当前岩溶路基地基处理方法

当前铁路岩溶路基地基处理方法主要有强夯、回填、换填、跨越、注浆及钢筋混凝土桩板结构[5]。其中强夯、回填、换填、跨越、注浆常用于普速铁路中，而高速铁路等级高，其岩溶处理常采用注浆及钢筋混凝土桩板结构。

1.1 注浆加固

岩溶路基注浆原则上以封闭土、石界面，形成隔水帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系。一般注浆厚度不小于8 m，伸入基岩面以下不少于5 m，当5 m内遇溶洞时，应加固至溶洞底以下完整基岩不小于2.0 m。如岩溶顶板岩体破碎或遇溶洞以及岩溶很发育时，应加大注浆厚度。注浆孔间距一般为3～10 m。如图1～2 所示。

图1 岩溶路堤注浆加固横断面设计图

岩溶注浆费用相对较低，但施工存在跑浆、漏浆的风险（岩溶强发育区更明显），施工质量存在一定离散性，质量检测也存在一定难度。因此对于高速铁路，岩溶注浆主要用于岩溶弱发育及中等发育的工况。

图2 岩溶路堑注浆加固横断面设计图

1.2 钢筋混凝土桩板结构

钢筋混凝土桩板结构由钢筋混凝土板梁及钻孔灌注桩构成。板梁厚0.6～1.5 m，灌注桩桩径0.8～1.25 m，正方形或矩形布置，桩间距5～10 m。钻孔灌注桩穿过溶洞区进入岩溶底板（灰岩弱风化完整基岩）不小于1.5倍桩径，桩底以下完整底板厚度不应小于5.0 m。如图3所示。

图3 岩溶地段桩板结构加固横断面设计图

钢筋混凝土桩板结构属于典型的刚性桩地基，具有施工质量可靠、安全性极高的特点，当前在高速铁路岩溶强发育区广泛采用。但桩板结构造价昂贵，采用桩板结构加固的路基，造价往往高于同等长度的桥梁。这在一定程度上降低了路基相对桥梁的比较优势。

2 注浆+板梁联合处理法

针对岩溶强发育区采用桩板结构过于昂贵的特点，该文提出一种注浆+板梁联合处理的方法。该方法在注浆的基础上，在路基基底增设一块0.4～0.6 m 厚的钢筋混凝土薄板梁，如图4～5 所示。增设的板梁能起到跨越、改善基底软硬不均、调节应力扩散等作用，能消除注浆后残存的局部缺陷所带来的安全隐患。同时板梁是钢筋混凝土结构，其具备一定韧性，能使路基避免出现突然塌陷类的脆性破坏。

图4 岩溶路堤注浆+板梁联合处理横断面设计图

图5 岩溶路堑注浆+板梁联合处理横断面设计图

综上所述，注浆+板梁联合处理法在安全性上显著高于单一注浆处理法。它克服了岩溶强发育区注浆质量控制难、可靠性不够的弱点，在一定程度上能代替昂贵桩板结构，从而减少工程造价。

3 桩板结构与注浆+板梁案例比较

3.1 工程概况

襄阳至荆门高速铁路，DK9+486～DK10+059 段路基，工点长573 m，前接李弯村隧道，后接鹿门寺隧道。全段分布有可溶岩，覆盖层主要为可塑～硬塑粉质黏土，厚约0.7～13.8 m。下伏灰岩线岩溶率22.87%，遇洞率77.14%，溶洞包含全充填型、半填充型及无填充型。溶洞充填物由软塑～硬塑状粉质黏土、强风化碎块状灰岩等组成。根据相关标准[6]，场地岩溶发育等级为岩溶强烈发育。