《岩溶区公路选线、路基、桥梁、隧道设计重点与难点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《岩溶区公路选线、路基、桥梁、隧道设计重点与难点（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1、岩溶区路线方案选择1.1、岩溶地区路线方案总体设计原则岩溶对公路工程的危害是多方面的，为减轻或避免这些危害，公 路的线位的比选是重要的战略性问题。1.1.1、路线尽可能绕避岩溶强烈发育地段，如密布的岩溶漏斗区、 岩溶洼地的漏水部位。若因地形条件其他控制性因素不能绕避时，设 计应坚持尽快通过岩溶强烈发育区的原则，缩短在岩溶强烈发育区的 路线长度。1.1.2、路线尽可能避免与可溶岩地段断层构造相重叠或近距离平 行，尽可能减少的岩溶工程处治费用。这些地段岩层破碎，岩溶普遍 存在。1.1.3、路线尽可能避免与溶蚀沟谷的岩溶泉出露线重叠。溶蚀沟 谷的地下岩溶发育，线状展布的岩溶泉之下存在地下暗河的概
2、率较大。 路线宜选择山腰线、山脊线，这些地段的岩溶概率要小得多。1.1.4、路线尽可能绕避土洞发育区。土洞发育区一般具备以下条 件：地形为低洼岩溶洼地或溶蚀沟谷，可溶岩之上的黏性类土的覆盖 层较厚，地下水在覆盖层内的升降变化幅度加大。1.1.5线路绕避网状洞穴和巨大空洞区。除了较大范围内岩溶发 育极强或强烈地段的线路方案选择问题，局部的或个体的岩溶大洞穴 危害，特别是对于桥梁桩基基坑的承载力和稳定性，也会控制着线路 位置的选择，制约施工的难度和高额的成本。1.2、特殊岩溶地形、地貌单元线路位置的选择与评价1.2.1孤峰平原区的线路选择该区特点：地势开阔，起伏平缓，点缀着孤峰残丘，低洼平坦地 带
3、有较多的土层覆盖，地表岩溶不发育，地表水丰富，地下水位埋藏 浅，有的多具有统一水面。岩溶地质问题：即地下水位下降引起的地面塌陷及岩溶水的侵袭， 影响基础稳定。如果出现多次或突然的地面塌陷，给公路行车及其建 (构)筑物带来很大的危害，也为整治带来极大的困难。路线方案：(1) 线路避开取水点可能形成的最大下降漏斗范围在抽水形成的降落漏斗范围内，由于水力坡降大、地下水流速快， 水动力作用强烈，有利于真空吸蚀作用而形成塌陷，尤其在抽水点附 近，更有利于发生塌陷，线路避开取水点愈远愈有利。(2) 线路选在覆盖土层较厚的地段当覆盖土层较厚时，有形成平衡拱的作用，不易发生塌陷，或者 塌陷不易发展到地面。如果
4、坍塌的洞穴小，埋藏深，土层也厚，则塌 陷后也不容易发展到地面。根据已有的地面塌陷和浅埋隧道围岩土体 坍方高度等资料，一般当覆盖土厚度大于15m时，塌陷发生次数相对 较少，规模也相对较小。因此，将线路选在较厚土层地段，可减少塌 陷的威胁。(3) 线路远离构造线或以最大交角通过塌陷发生根本原因在于基岩中有岩溶存在，岩溶愈发育，塌陷的可能性和规模就愈大。而岩溶发育程度与褶皱轴和断裂带有关，且沿 构造线的延伸方向较为发育。因此，陷穴也沿构造线展布而长度大于 宽度。例如，一般陷穴沿背斜轴向的分布较常见，其长度等于宽度的 三倍。因此，线路远离构造线或大交角通过是有利的。(4) 设计线路标高要高于最高地下水
5、位或降低线路标高于基岩 中挖方通过当地下水位季节变动幅度位于覆盖与基岩面间时，如填方地段覆 盖土层较薄或挖方地段剩余土层较薄时，容易造成表土塌陷和基底软 化而影响路基稳定。这时线路标高既可考虑高于最高地下水位，作路 堤或路堑，也可降低线路标高于基岩中作挖方通过。(5) 提高坡度，以填方通过这不仅是地形和排水的需要，也为克服塌陷病害创造条件。随着 工农业的发展，取用岩溶平原地下水是不可逆转的趋势。从长远观点 分析，今后因地下水位下降造成地面塌陷是不可避免的，而且多数是 公路建设在先，开采地下水在后，在此地区宜以填方通过，力求保留 原覆盖土层厚度，以减少塌陷危害，并有利于事后对塌陷的处理。1.2.
6、2峰林(峰丛)谷地及溶丘洼地区的线路选择该区特点：是与峰丛、峰林同时期形成的一种负地貌类型。平面 形态为圆形或椭圆形，长轴多沿构造线而发育。岩溶地质问题：洼地、谷地与溶丘、峰丛、峰林相间并存，洼地、 谷地普遍具有松散覆盖土层，且分布有漏斗、落水洞和岩溶泉，雨季 积水成塘，洼地或谷地间的垭口往往是断裂破碎带，其下常发育有暗 河。结合岩溶地质条件，选线时须考虑如下情况：(1) 线路靠山，标高应高于最大洪水位就地形条件而言，线路走行过高，势必出现高填方或大桥，线路 位于谷底，则又出现大挖方或隧道、或受岩岩溶积水危害。就岩溶地 质而言，位于洼地中的线路因洼地内松散土层浸水引起路基沉陷、坍 滑，雨季积水
7、、消水和冒水危害路基，或地下水位下降引起地面塌陷 影响路基稳定等。因此，线路沿洼地、谷地的边缘、靠山边路肩标高 高于最大洪水位是适宜的。同时，线路靠山，以填石路堤通过，可避 免岩溶泉的危害，路基是稳定的。(2) 线路避开垭口中心，选在地质条件好的一侧垭口是选线的控制点，但却是工程地质的薄弱之处，所以垭口位 置是线路工程利弊权衡的焦点。事实证明，垭口中心的线路工程不是 挖方边坡过高岩石破碎而引起坍方，就是隧道因地形地质不良进出洞 困难，甚至洞顶薄而坍陷。垭口处常有洞穴、暗河，造成基底不稳定 或雨季路基被淹没等后患。将线路选在地质较好的一侧是有利的。1.2.3通过分水岭地区的线路选择线路通过分水岭
8、地区，应注意选择在如下的部位：(1)线路选在地下水分水岭地带通过对于西南岩溶山丘广大地区而言，由倾斜的碳酸盐岩与非碳酸盐 岩组成的地形分水岭，其走向常常与构造线一致。岩溶水为适应横向 谷作与构造线一致的纵向运动，而形成的纵向岩溶水的地下分水岭， 此分水岭与地形分水岭(或褶皱轴)垂直，岩溶发育相对微弱。因此， 线路可选在地下水分水岭地带通过，以避开或减轻岩溶及岩溶水的威 胁。(2)线路平面位置选在岩溶负地形间通过岩溶负地形、地面上有洼地、陷穴、漏斗、薄水洞、竖井等岩溶 景观，剖面上穿越垂直渗流带或岩溶裂隙水带。尽管要求线路穿过地下水分水岭地带，但线路是一条线状的整体 工程，有时不能选在纵向岩溶水
9、的地下分水岭地带。或者，地下分水 岭位置不易查清，选择线路平面位置时无法利用，以及当由单一可溶 岩组成的地形分水岭，岩溶水主要作与地形分水岭走向垂直的横向运 动，因而形成了与地形分水岭一致的主要地下分水岭。这时纵向岩溶 水的地下分水岭居于次要的地位，也不易查清，难以为线路平面选择 所利用。因此在上述几种情况下，为避免大洞穴及涌水威胁，线路平 面应选择在负地形间通过。在分水岭地区的岩溶作用及其发育特征受 地壳升降运动和侵蚀基准面的制约，岩溶发育也具有垂直分带性。且 垂直渗流带以垂直发育的岩溶形态为主，由于岩溶发育的继承性，上 下相连，地面呈现岩溶负地形。因此，线路平面位置不仅可选其负地 形间通过
10、，剖面高程也可设在垂直渗流带中通过，避开大洞穴，雨季 突然涌水及涌泥、涌沙的危害。鉴于分水岭地区岩溶裂隙水带因水力坡度小，流速缓慢，且以裂 隙水为主，故岩溶程度微弱，线路选在该带，也可避免大洞穴和大量 突然涌水的威胁。1.2.4山地河谷区的线路选择河谷区指河谷岸坡坡脚与当地侵蚀基准面接近的地带。(1) 线路选在岩溶发育较弱一岸河谷水面是岩溶地区的侵蚀基准面或排泄基准面。但由于可溶岩 出露面积和汇水面积的大小，以及构造条件等因素的影响，两岸岩溶 发育常有差异。岩溶发育强烈的一岸，排泄的岩溶地下水较为集中， 水动力作用强烈，对碳酸盐岩的溶蚀及机械破坏作用也就剧烈，往往 发育大洞穴或多层溶洞，地表岩
11、溶现象也较显著。雨季时排泄带暗河 出口水量猛增，水位高，压力大，给工程造成危害，因此，线路应选 在岩溶发育较弱的一岸。(2) 提高线路剖面高程，离开排泄带当线路选在排泄区一岸时，宜作外露工程(路基、桥、明洞)，少 作隐蔽工程(隧道)。无论那种工程，平面上远离排泄带，剖面高程越 高越有利。1.2.5斜坡地区的线路选择.岩溶斜坡指河谷岸坡中部至坡顶地带。岩溶河谷两岸的斜坡地区 同样存在岩溶发育的差异性。因此，线路应选择在岩溶发育较弱的一 岸。同时，通过斜坡地区的线路还应注意选择在如下的部位。(1)岩溶斜坡地区线路选择于垂直渗流带及其负地形间通过斜坡地段的岩溶水总是以最短途径向河谷排泄，因而斜坡地段
12、以 横向岩溶水为主。每一横向岩溶水都具有一定的集水范围，尤其在山 顶面更是如此。斜坡地段无论早期或现代的水平流动带与垂直渗流带 相交处，一般有大洞穴，而现代的水平流动带地下水的运动及溶蚀作 用，正属强烈阶段，可能有充水的溶洞（即暗河）等，岩溶裂隙水带因 地下水可能下渗对工程不利。因此，为避开大洞穴或大量涌水的危害， 将线路剖面选择在垂直带中比水平流动带优越。位于垂直带中的线路就大洞穴和大量涌水的规模而言，虽比水平 流动带有所减小，但仍有可能遇到个别的垂直洞穴和来自该垂直洞穴 的涌水、涌泥、涌沙。因此，如能将线路平面选择在地面的岩溶负地 形间通过，还可能避开个别垂直发育的洞穴和涌水危害。（2）岩
13、溶斜坡地区，线路宜靠外在安全带中通过当上述线路走行在垂直带的负地形间通过而有困难，或地形条件 不利而增大工程时，线路可走行在安全带中。安全带是斜坡上的岩溶水最低排泄点（或河谷水边）与山顶面靠 河谷最外侧的洼地、竖井等垂直岩溶形态间的地带。安全带内的岩体 岩溶及岩溶水都相对微弱。因此，不仅可避开大洞穴和岩溶水的危害， 线路靠外后，外露工程所揭露的洞穴也易于处理。例如，贵昆线牛坡、 锅奔、锅瓦及盘西线大洼头、沙坡等地段，线路均靠外走行在安全带， 作短隧道、桥梁和路基工程通过。其中除大洼头因外靠不够，隧道仍 碰到一溶洞外，其余均避开了大洞穴和岩溶水，获得较好的效果。在斜坡上，当有下伏非碳酸盐岩层且顶
14、面为排泄基准面时，由于 岩溶地下水长期受非碳酸盐岩所阻隔，在该面上逐渐溶蚀形成水平或 缓坡的岩溶形态；这时可将斜坡上出露的非碳酸盐岩层面与靠河谷最 外侧的垂直岩溶形态间的宽度视为安全带，线路平面选择于安全带中， 同样可避开大洞穴和岩溶的危害。(3) 碳酸盐岩与非碳酸盐岩间互组成的斜坡地区，线路还可选择 于岩溶裂隙水带中和非碳酸盐岩中通过当碳酸盐岩与非碳酸盐岩平缓间互或下伏非碳酸盐岩出露离河 水面较高时，线路既可通过上部碳酸盐岩上的安全带或垂直渗流带中， 有条件时也可将线路走行于下伏非碳酸盐岩或其以下碳酸盐岩的岩 溶裂隙水带中通过。2、岩溶地区路基设计2.1岩溶地区路基设计总体原则2.1.1、对
15、不汇集地表水的岩溶漏斗，采用盖板覆盖溶洞底部后再 进行路基填筑(以块、片石为主)。对不汇集地表水的且覆盖土层较 厚的岩溶漏斗，宜铺筑土工格栅。2.1.2、对汇集地表水和漏水的岩溶漏斗，需先探明落水洞的大小， 再设置钢筋砼竖井确保落水洞过水通畅，岩溶漏斗需用透水性的片石、 块石等填实。2.1.3、对于汇集和消散地表水的漏斗，当漏斗底部被土体覆盖， 落水洞的位置、大小和特征不明时，应在施工阶段揭露漏斗底部，查 明漏斗底部和掩埋的落水洞特征，在此基础上确定岩溶地基处治方案。 施工图设计文件应预估这一部分清除土方费用。2.1.4、对岩溶水的出口，应加强排水设计。当路基堵塞岩溶水的 出口时，应充分论证，
16、避免堵塞地下暗河而引发洪涝灾害。2.1.5、应加强岩溶形态和水文条件的调查和论证。有的岩溶竖井， 小雨时是进水通道，大雨时又是洪水排泄通道。对这类地段不是简单 地保留过水通道的问题，应综合分析论证，设计方案应同时保证地表 水的汇集和地下水的排泄条件。2.1.6、当岩溶漏斗位于路基边缘时，可采用路肩墙的形式避开岩 溶漏斗。2.1.7、对路基下的空间大、埋藏浅、不过水的溶沟和溶洞，宜采 用砂砾、碎片石充填；对过水的溶沟和溶洞，宜采用钢筋混泥土盖板 或桥梁跨越。2.1.8、对路基下的土洞和基岩顶板不稳定的溶洞，需采用注浆加 固时，应先用砂砾或砼充填，后对未充填密实的部位进行注浆。2.1.9、由于岩溶地区掩埋型的溶沟和溶洞具有不确定性，勘察设 计阶段不可能查明每一处岩溶，在进行岩溶处治工程量计算时，应有 预判
