论岩溶地区公路路基设计要点
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摘要：本文通过工程实例论述了公路通过岩溶地区选线的主要原则和路基设计的要点，并论述了岩溶发育的条件及影响因素，在岩溶地区修建公路应全面了解路线通过地带岩溶发育的程度和岩溶形态的空间分布规律，以便避让或防治影响路基稳定的岩溶病害。
Abstract: this article through the project example discusses the highway through the karst area and location of the main principles and main points of the roadbed design, and discusses the karst development conditions and influence factors, in the karst area highway construction shall be fully understand route through the area of karst development degree and karst forms of spatial distribution law, in order to avoid or control effect of the subgrade stability karst disease.
Keywords: karst; Route selection; The roadbed design; points
中图分类号： U213.1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
一、绪论
我省石灰岩分布比较广泛，由于它在流水的长期溶解和剥蚀作用下，产生特殊的地貌形态和水文地质现象，统称为岩溶，在岩溶地区修建公路，路基经常会出现如下问题
1、由于地下岩溶水的活动，或因地面水的消水洞穴阻塞，导致路基基底冒水、水淹路基、水冲路基以及隧道涌水等病害；
2、由于地下洞穴顶板的坍塌，引起位于其上的路基及其附属构造物发生坍塌、下沉或开裂。
因此在岩溶地区修建公路应全面了解路线通过地带岩溶发育的程度和岩溶形态的空间分布规律，以便避让或防治影响路基稳定的岩溶病害。
二、岩溶发育的条件及影响因素
岩石和流水是岩溶发育的两个基本条件
A、岩石
（1）岩石的可溶性
碳酸盐类的岩石，其溶蚀强度一般是由石灰岩向白云岩、泥灰岩、硅质灰岩一次递减，岩石的组织结构不同，岩溶的强度亦不同。粗颗粒的岩石比细颗粒的容易遭到溶蚀。在碳酸盐类岩层与硫化矿体（如黄铁矿等）相接触处，因硫化矿体易于氧化而产生大量的硫酸根离子，具有较大的溶蚀性，所以岩溶发育强烈。
（2）岩石的透水性
岩石的透水性取决于岩石的裂隙和孔隙，但裂隙的透水性比孔隙的透水性更为重要。较为纯净的石灰岩相对隔水层少的厚层块状岩石刚性较强，裂隙多张开，透水性强，溶蚀强度也较强；泥质灰岩相对隔水层多的薄层岩石，刚性较弱，裂隙多密闭，透水性差，在溶蚀过程中并产生蚀余粘土物质，容易填塞裂隙，因而溶蚀强度较弱。
孔隙度主要通过增大水流与岩石的接触面积，对岩石的强度发生影响。岩石的岩溶程度和透水性是相互助长的，岩溶化程度越高，透水性就越强。
B、流水
（1）水的溶蚀性
水的溶蚀性主要取决于含酸性。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）,溶于水中水中生产碳酸（H2CO3），与石灰岩（CaC3）相遇后产生化学反应CaC3+H2CO3==Ca+2HCO3，石灰岩被溶解成易溶的重碳酸钙，随着流水而带走。在岩溶过程中，岩石的溶蚀大于物质的重新沉淀，因而在岩体中形成了各种各样的空洞，为机械侵蚀和重力坍塌创造了条件。
除了碳酸外，其它无机酸和有机酸都可溶蚀碳酸盐类的岩石。水的溶蚀性在不同的气候带中是不相同的。如湿润热带的溶蚀强度大于干旱气候带的71倍，大于湿润温带的7倍，大于寒冷气候带的11倍。
（2）水的流动性
主要取决于降水量和水流通道的形态、规模、数量以及连同情况。岩溶水的一个重要补给来源于大气降水。降水多者，垂直循环交替快，溶蚀强度显著加强；降水少者，垂直循环交替差，溶蚀强度显著减弱。
岩溶水的流动通道有孔隙、裂隙和溶洞等。通道的形态、规模和数量以及连同情况，控制着岩溶水流动的坡降、速度、流量和流向，即影响岩溶水的交替强度。水流交替强度大，溶蚀能力强，岩溶就发育，岩溶越发育，岩溶水的流动性就越好。
三、岩溶地区公路选线的主要原则
在岩溶地区进行公路选线，必须认真勘测调查，全面比较，避重就轻，防害兴利。首先要从地址条件上弄清楚岩溶的发展规律和分布情况，在选线时慎重确定路线的布局和位置。一般情况下，对局部严重且不易搞清楚的岩溶地段，尽量设法避绕；对不太严重的中小型岩溶地段，可以选择其最窄的。易于采取措施的地方通过。实例（如图1―1所示）：
某路线有左岸何右岸的比选方案，左岸线路顺直，占农田较少，但该岸有许多发育的溶洞，且洞内坍塌严重，遇到暴雨时有五处涌水成河，而且这一带埋藏的溶洞一时不易搞清楚，经研究比较，采取路线走右岸通过页岩地区的方案，避开溶洞严重的地区。
根据岩溶发展的规律和岩溶带的分布规律，在选线中应注意一下几点：
1、在可溶性岩石分布区，路线宜选择在溶蚀强度较低的岩石地区通过，因为这些地方的岩溶发育程度往往较弱；
2、在通过可溶性岩石分布地区时，路线方向不宜与岩层构造线方向平行，而应与之斜角或垂直通过，因为暗河的主要通过方向多平行于岩层构造线方向。
3、在岩溶地区，路线因避开较大的断层破碎带，或使路线方向与其呈直交或斜交，以避免或减少由于断层带岩石破碎、岩溶发育强烈和岩溶水丰富而威胁到路基的稳定性。
4、路线应尽可能避开可溶岩与非可溶岩相接触的地带，因为这种地带有利于地下水的活动，岩溶发育比较强烈
5、路线应尽可能避开碳酸盐类岩石同某些金属矿床相接触的地带，因为这些地带岩溶发育比较强烈。
四、岩溶地区路基设计实例
岩溶地区路基设计主要是影响路基稳定性的岩溶和岩溶水进行预防和处治。实践证明，如果不加处理或处理不当，不仅会影响工程计划方案发生变更，延长施工期限，造成浪费，威胁行车安全。因此合理的路基设计措施是非常重要的。以下结合实际用案例说明。
（一）处理措施
1、疏导
对岩溶水宜以疏导为主，采取因地制宜，因势利导的方法，不宜堵塞。疏导建筑物一般，采用明沟、泄水洞等。例1，岩溶泉出露于某公路的右上方石灰岩陡坡处，为间歇性裂隙悬挂泉，旱季枯歇，雨季流量加大，在路侧砌筑一座5*1.5*1.5米的蓄水池后，把水拦蓄引入边沟排到下游涵洞流出，多年来路基稳定。而左侧的简易公路只挖有边沟排水，雨季岩溶水浸泡公路，漫过路面，致使路基收到严重破坏。
2、跨越
路线通过岩溶洞或岩溶水时，如跨越和施工条件较好，可采用跨越的办。桥梁跨越适用于流量较大的暗河、冒水洞或消水洞等。涵洞跨越适用于一般岩溶泉。在跨越季节性或经常性积水而水太深的溶蚀洼地时，可采用片石透水路堤。例如图1―2所示，
某路线通过溶蚀洼地，有三条来自暗河的水流，交汇于龙门洞前的深沟，由此转入暗河排出。路线曾于龙门暗河出露处设一单孔小桥跨过，路堤高出龙门洞口2米。由于雨季暗河与地表的流量大于排泄量，导致洼地积水，淹没龙门桥和路堤，中断交通。后加高路堤至4.7米，并改建为一孔25米石拱桥跨过，才消除了水淹问题。
3、加固
为了防止基底溶洞的坍塌及岩溶水的渗漏，经常采用加固方法。
（1）洞径大，洞内施工条件好时，可采用浆砌片石支墙。支柱及码砌片石垛等加固。如需保持洞内水流通畅，可在支撑工程间设置涵管排水。
（2）深而小的涵洞不便于洞内加固办法时，可采用石盖板涵加固。
（3）对洞径小、顶板薄或岩层破碎的的溶洞，可采用爆破顶板用片石回填的办法，如溶洞较深或保持排水者，可采用拱跨或板跨办法。
（4）出露于路基表面或构造物基底的溶洞，如需换土或加固时，对较浅的全部换填碎、片石；对较深的可采用部分换填的办法，换填厚度根据需要而定。对路基范围内的地表塌陷，因查明原因，以便采取相应的措施处理。如基岩未出露处，可采用粘土回填夯实；如基岩出露并见到空洞洞口时，可先用大块石头堵塞洞口，再用粘土回填土洞。
4、堵塞
对路堑边坡上的溶洞，如影响到边坡的稳定性时，洞内可用片石堵塞，洞外用干砌片石铺砌、砂浆勾缝，或浆砌片石封闭。如溶洞靠近边沟时，浅的溶洞可按上述办法堵塞封闭，深的溶洞填砌不易，可用钢筋混凝土板封闭，同时应防止边沟水的渗漏。
五、结束语
综上所述，在岩溶地区修建公路，在公路选线时应全面了解线路通过地带岩溶的发育程度和岩溶形态的空间分布规律，对路线通过地带的岩溶形态、地质、水文地质情况进行全面调查研究，以便选线时尽量避让或采取有效的措施防治影响路基稳定性的岩溶病害。
作者简介：宁春丽 女（1974.03.04―）山西清徐县人 工程师 1996年7月毕业于山西省交通学校公路工程专业；2005年6月毕业于长安大学土木工程专业函授本科.