公路選線的路基設計研究論文
公路選線的路基設計研究論文
孔隙度主要透過增大水流與岩石的接觸面積，對岩石的強度發生影響。岩石的岩溶程度和透水性是相互助長的，岩溶化程度越高，透水性就越強。水的溶蝕性主要取決於其含酸性。水中有酸才具有溶解可溶性岩石的能力。自然界的二氧化碳（CO2）溶於水中，在水中生成碳酸（H2CO3），與石灰岩（CaCO3）相遇後產生化學反應：CaCO3+H2CO3=Ca+2HCO3，石灰岩被溶解成易溶的重碳酸鈣，隨著流水而帶走。在岩溶過程中，岩石的溶蝕大於物質的重新沉澱，因而在巖體中形成了各種各樣的空洞，為侵蝕和重力坍塌創造了條件。除了碳酸外，其他無機酸和有機酸都可以溶蝕碳酸鹽類的岩石。水的溶蝕性在不同的氣候帶中是不相同的。如溼潤熱帶的溶蝕強度大於乾旱氣候帶的71倍、大於溼潤溫帶的7倍、大於寒冷氣候帶的11倍。水的流動性主要取決於降水量和水流通道的形態、規模、數量以及連同情況。岩溶水的一個重要補給來源是大氣降水。降水多者，垂直迴圈交替快，溶蝕強度顯著加強；降水少者，垂直迴圈交替差，溶蝕強度顯著減弱。岩溶水的流動通道有孔隙、裂隙和溶洞等。通道的形態、規模、數量以及連同情況，控制著岩溶水流動的坡降、速度、流量和流向，即影響岩溶水的交替強度。水流交替強度大，溶蝕能力強，岩溶就發育；岩溶越發育，岩溶水的流動性就越好。
岩溶地區選線的主要原則
在岩溶地區進行公路選線時，首先要從地質條件上弄清楚岩溶的發展規律和分佈情況，在選線時慎重確定路線的佈局和位置。一般情況下，對區域性嚴重且不易搞清楚的岩溶地段，儘量設法避繞；對不太嚴重的中小型岩溶地段，可以選擇其最窄的、易於採取措施的地方透過。某路線有左岸和右岸的比選方案，左岸線路順直，佔農田較少，但該岸有許多發育的溶洞，且洞內坍塌嚴重，遇到暴雨時有5處湧水成河，而且這一帶埋藏的溶洞一時不易搞清楚，經研究比較，採取走右岸透過頁岩地區的方案，避開溶洞嚴重的地區。根據岩溶發展的規律和岩溶帶的分佈規律，在選線中應注意以下幾點：①在可溶性岩石分佈區，路線宜選擇在溶蝕強度較低的岩石地區透過，因為這些地方的岩溶發育程度往往較弱；②在透過可溶性岩石分佈地區時，路線方向不宜與岩層構造線方向平行，而應與之成斜角或垂直透過，因為暗河的主要透過方向多平行於岩層構造線方向；③在岩溶地區，路線應避開較大的斷層破碎帶，或使路線方向與其直交或斜交，以避免或減少由於斷層帶岩石破碎、岩溶發育強烈和岩溶水豐富而威脅到路基的穩定性；④路線應儘可能避開可溶岩與非可溶岩相接觸的地帶，因為這種地帶有利於地下水的活動，岩溶發育比較強烈；⑤路線應儘可能避開碳酸鹽類岩石同某些金屬礦床相接觸的地帶，因為這些地帶岩溶發育比較強烈。
岩溶地區路基設計
岩溶地區路基設計主要是對影響路基穩定性的岩溶和岩溶水進行預防和處治。實踐證明，岩溶問題如果不加處理或處理不當，不僅會影響工程計劃方案，使工程計劃方案發生變更，延長施工期限造成浪費，還會威脅行車安全。因此，合理的路基設計措施是非常重要的'。以下結合實際案例說明。
疏導法：對岩溶水宜以疏導為主，不宜堵塞。疏導建築物一般採用明溝、洩水洞等。例如，岩溶泉出露於某公路的右上方石灰岩陡坡處，為間歇性裂隙懸掛泉，旱季枯歇，雨季流量加大，在路側砌築一座5m×1.5m×1.5m的蓄水池後，把水攔蓄引入邊溝排到下游涵洞流出，多年來路基穩定。而左側的簡易公路只挖有邊溝排水，雨季岩溶水浸泡公路漫過路面，致使路基受到嚴重破壞。路線透過岩溶洞或岩溶水時，如果跨越和施工條件較好，可採用跨越的辦法。橋樑跨越適用於流量較大的暗河、冒水洞或消水洞等。涵洞跨越適用於一般岩溶泉。在跨越季節性或經常性積水而水太深的溶蝕窪地時，可採用片石透水路堤。某路線透過溶蝕窪地，有3條來自暗河的水流，交匯於龍門洞前的深溝，由此轉入暗河排出。路線曾於龍門暗河出露處設一單孔小橋跨過，路堤高出龍門洞口2m.由於雨季暗河與地表的流量大於排洩量，導致窪地積水，淹沒龍門橋和路堤，中斷交通。後加高路堤至4.7m，並改建為一孔25m石拱橋跨過，才消除了水淹問題。
加固。①洞徑較大、洞內施工條件好時，可採用漿砌片石支牆、支柱及碼砌片石垛等加固。如需保持洞內水流通暢，可在支撐工程間設定涵管來排水。②如果是深且小的涵洞，又不便於在洞內採取加固的辦法時，可採用石蓋板涵來加固。③對洞徑較小、頂板薄或岩層破碎的的溶洞，可採用爆破頂板，用片石回填的辦法來處理加固。假如溶洞較深或保持排水者，可採用拱跨或板跨辦法處理。④出溶洞露於路基表面或構造物基底時，如需要換土或加固，對較淺的全部換填碎、片石；對較深的可採用部分換填的辦法，換填厚度根據需要而定。對路基範圍內的地表塌陷，應查明發生的原因，以便採取相應的處理措施。基岩如果未出露處，可採用黏土回填夯實；基岩出露並見到空洞洞口時，可先用大塊石頭堵塞洞口，再用黏土回填土洞。
結束語
綜上所述，若在岩溶地區修建公路，在公路設計選線時應全面瞭解線路透過地區岩溶的發育程度和岩溶形態的空間分佈規律，對路線透過地帶的岩溶形態、地質、水文地質情況進行全面的調查研究，以便在選線時儘量避讓或採取有效的措施防治影響路基穩定性的岩溶病害。（本文作者：閆進平 單位：山西省古交市路橋開發建設公司）