岩溶地区公路基础设计与施工技术研究.doc

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1、5 岩溶地区基础设计与施工指标、依据及病害处治技术5.1 岩溶地区基础设计与施工指标、依据5.1.1 岩溶影响程度岩溶对工程影响程度是岩溶地区基础设计与施工指标、依据，岩溶对路基工程影响程度划分见表5-1所列。岩溶对路基影响程度分级 表5-1病害模式代号分级土洞与地表塌陷变形与差异变形发生或扩展的条件与路基坡角距离较大浅埋倾斜岩洞或开口溶沟（槽）壁的滑塌形成塌坑。1.3L1土层厚度平均大于10M，无软弱土。A地下水位浅、变幅小，土层厚、无软弱土，近距离无人工降水点。B属岩溶发育强度微弱路段，土层厚度大（大于20m）无软弱土。C地表排水条件良好，无下渗，土层厚度大（大于10m），底部无软弱土。注

2、： 表中“模式”为路基病害的岩土工程模式（见4.3.2条）；路堤或路堑设置在岩面覆土之上；，L1：已查明的土洞底角与路堤（堑）的坡角间实际水平距离和计算临界水平距离。岩溶对桥梁构筑物的影响程度分级见表5-2。岩溶对桥梁、构筑物地基影响程度分级 表5-2病害岩体等级分级水平岩洞土洞与地表塌陷较大、1、埋深：顶板厚度及基础平面尺寸小于洞跨；顶板厚度小于洞跨，基础尺寸大于洞跨但周边不具支承条件；2、横向旁侧位置：0.8L2；3、属5.2.1条2款4）条件。1、属覆盖型岩溶强烈发育路段（地基）上，已见土洞塌陷分布；地下水频繁活动于基岩面上下或地下水位虽高于基岩面，邻近有降深大的降水工点、常年有地表水下

3、渗，水量大且集中。2、1.3L2。、1、基础平面尺寸小于洞跨基底下洞体埋深小于3b（单独基础）6 b（条形基础）；2、基底洞体埋深小于3 b（6 b）基础平面尺寸虽大于洞跨，但不具支承条件；3、1.0L2。1、属覆盖型岩溶微弱发育路段（地基）上，地下水深埋于基岩面以下，覆土较薄，地表水排水条件良好，无下渗。2、1.5L2。、基底下洞体埋深大于3b（6b），洞体被密实充填物填满且无被水冲蚀的可能；且符合5.2.1条2款2）、3）条件；1.2L2。注：已查明的旁侧岩洞底角至基础边缘的平面距离； L2：已查明的旁侧岩洞底角至基础边缘的临界平面距离，由计算确定； b：基础宽度；表中“岩体等级”为岩体基

4、本质量等级，见岩土工程规范（GB50021-2001）表中土洞底角至路堤（堑）坡角间临界水平距离L1以及岩洞底角至基础边缘间临界水平距离L2，参见附录B，由下式确定： （4.4.3）注：为坍塌扩散角，对土层=，其中为土层内摩擦角；对岩层为等效内摩擦角，按试验或地区经验确定，初步确定时，可参照附录C取值。5.1.2 溶洞稳定性评价等级和分级岩溶地区地基评价等级和稳定性分级是基础设计与施工的主要依据，见表5-3和表5-4所列。岩溶地基评价等级 表5-3设计阶段道路等级影响程度发育强度评价等级初步设计高速公路12级公路较大3较小强3弱3或234级公路较大强3弱2较小1施工图设计高速公路12级公路路基

5、较大5较小强5弱4桥基、构筑物基础较大强5或6弱5较小强5弱5或434级公路较大强5弱4较小强4弱3注：中等条件参照强与弱、较大与较小分类结合具体条件进行。岩洞稳定性分级表 表5-4等级地层岩性地质构造地下水及支洞、暗河洞体表面特征洞底堆积物稳定厚层至巨厚层，无软弱夹层，层面胶结好无褶皱、断层。裂隙不发育，仅有12组较明显，裂隙呈闭合状或胶结好，未形成临空不稳切割体洞内有少量滴水，四周支洞少，洞内无暗河通过洞顶、侧壁均有钙壳、溶蚀窝状面，洞内表面较完整，无危岩和近期崩塌洞底平坦，表层堆积物为粘性土或钙质胶结层，不含块石较稳定厚层至中厚层，层面有一定程度的胶结有小型断层、褶皱。有23组连续性差的

6、裂隙，形成的临空切割体的体量小断层中有季节性地下水活动。四周支洞较少，暗河易于查明、处理洞顶有钙壳、溶蚀窝状面，有少量钟乳石、灰华物、少量危岩、无近期崩塌痕迹 洞底平坦，表层堆积物含少量块石，或有古崩塌体稳定性差中厚层夹薄层，层面胶结差断层发育。有3组以上的裂隙，且胶结差。形成较多的临空切割体顶板及断层中常有地下水活动。四周支洞较多，暗河分布较复杂，不易查明处理洞顶钙壳和窝状溶蚀面少，钟乳石多，侧壁有含泥质的灰华物，局部地段有危岩和近期崩塌痕迹有近期崩塌堆积物，较多块石不稳定薄层至中厚层,有软弱夹层，层面胶结差断层很发育。裂隙在4组以上，呈张开状，充水夹泥，形成大量的临空切割体洞内、断层中漏水

7、严重，四周大小支洞多，暗河分布复杂，难于查明、处理危岩和近期崩塌痕迹多，钟乳石、石笋、石柱等林立丛生，灰华物大面积分布洞底为暗河或近期崩塌物注：评价时对各因素需综合考虑，如条件不完全符合某一等级或情况交叉时，可按地层岩性、地质构造和洞体表面特征等三项主要因素来评定。5.1.3 岩溶稳定性因素评价岩溶地区地基与岩洞稳定性因素评价是基础设计与施工的主要依据（表5-5）。岩洞稳定性因素评价 表5-5评价因素对 稳 定 有 利对 稳 定 不 利岩性和层厚厚层块状，纯质灰岩，强度高薄层石灰岩、泥灰岩、白云质灰岩，有互层，岩体强度低裂隙状况无断裂，裂隙不发育或胶结好有断层通过，裂隙发育，岩体被两组以上裂隙

8、切割，裂缝张开，岩体呈干砌状岩层产状岩层走向与洞轴正交或斜交，倾角平缓走向与洞轴线平行，陡倾角洞隙形态及埋藏条件埋藏深、覆盖层厚、洞体小(与基础尺寸比较)，溶洞呈竖井状或裂隙状，单体分布埋藏浅，在基底附近，洞径大，呈扁平状，复体连通顶板情况顶板厚度与跨度比值大，平板状，或呈拱状，有钙质胶结沉积顶板岩层厚度与洞径比值小，有悬挂岩块，被裂隙切割且未胶结充填情况为密实沉积物填满，且无被水冲蚀的可能性未充填，半充填或水流冲蚀充填物，洞底见有近期塌落物地下水无地下水有水流或间歇性水流，流速大，有承压性5.1.4 地基承载力和变形岩溶地基中，当利用岩洞顶板岩体作为桥梁、涵洞或其他构（建）筑物基础持力层或主

9、要受力层，在满足下列条件之一时，允许采用现行确定岩石地基承载力的方法确定岩溶岩石地基承载力(含桩、墩基)：（1）岩溶稳定验算中，岩洞顶板厚度满足岩溶地基稳定性验算：岩洞自身重力平衡及与外荷协同作用下的稳定验算，对验算与综合评价不满足本指南要求的岩溶地基，当需利用时，均应进行处治或加固。1、洞体顶板计算厚度与地基中洞体顶板实际厚度应符合下列要求： （5-1）式中：地基中洞体顶板实际厚度洞体顶板计算厚度洞体顶板稳定安全系数，按5-6表取值洞体顶板稳定安全系数 表5-6道路等级KK高速公路、一、二级公路1.31.4三、四级公路1.21.3注：计算中洞体围岩参数采用经验值时取高值2、洞体顶板计算厚度的

10、半定量验算时，根据洞体形态，顶板围岩性状及相关参数，结合顶板可能破坏形式，考虑顶板自重及外荷作用选用相似假定的计算式进行验算与评价。在方法中可选用松散体成拱理论（散体塌落自行填堵法）、结构力学（梁板受力），以及数学力学数值分析法等，常见的方法详见附录C。3、采用半定量方法确定洞体顶板计算厚度时，可采用多方法印证比选，其可靠性按下列因素综合判别：1）被验算洞体形态、分布与埋深的查明精度；2）选用顶板厚度计算式的假定条件与地基中实际洞体受力及可能破坏形式的相似性；3）顶板围岩性能的均一性及参数取值的真实程度。（2）按岩溶分布与发育强度分级（表5-7所列）划属“微弱”条件的岩溶地基；按岩溶分布与发育

11、强度的岩溶地基分级 表5-7响影利不态形溶别级 岩岩溶洞隙土洞与塌陷岩溶水岩面起伏覆土厚薄不均地基稳定地基稳定施工及使用条件不均匀变形强 烈地表个体岩溶密度5/km2 、勘探点见洞隙率60%、钻孔线岩溶率10%、洞隙中有水活动，未或半充填，有近期塌落物。属覆盖型强烈发育岩溶路段，地下水位波动于岩面附近，雨季变幅大流速快，地表见塌坑洼地近期有发展和新生。类型多并具水力联系，水位高、水量大随季节变动明显，水流具较大的渗流力。岩面起伏大时有外露、隐伏的溶沟（槽）分布密度大、宽大于2.0m,深大于5.0m,且底部有软弱土分布。中 等介于上、下二类之间微 弱地表岩溶密度1/km2 、勘探点见洞隙率30%

12、、钻孔线岩溶率3%、洞体充填，无地下水活动。属中等或弱发育的岩溶路段、地下水位深常水位低于岩面、地表未见塌坑，土层厚无软弱土。 水位及季节变幅均在岩面以下，水力坡度平缓，水量小，小于0.5。岩面埋藏浅、起伏平缓或上覆土层厚（大于10m），且无软弱土。（3）按岩溶对地基影响程度分级（表5-1、表5-2所列）划属“较小”条件的岩溶地基。岩溶地基的变形特征可分为：总变形量、总变形差值、倾斜与局部倾斜。计算的变形特征值应小于有关技术标准对不同类型验算工程规定的允许变形值，其中对桥基墩台的总沉降、相邻墩台总沉降差值按公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）中有关规定执行。5.2 路堤施工及病害处

13、治技术5.2.1 填石路堤压实质量控制原理和标准路堤压实质量影响路堤的整体稳定性和变形量，因此路堤压实质量的好坏与路面使用性能密切相关。路堤压实质量的控制是公路工程质量控制的重要环节。在路堤压实质量检测中，我国目前普遍采用的方法是进行密度试验，该方法的原理和实现步骤如下：检验现场压实土体密度、确定其最大干密度，并以二者比值的百分率（压实度）来衡量压实效果。1、确定最大干密度对于颗粒粒径不大于38mm的土，采用击实试验法确定其最大干密度，对于无粘性、自由排水土的最大干密度测定，一般采用振动台法。2、现场检验压实密度现场检验有取样直接做密度试验和利用射线、波等其他手段间接测得密度等几种方法。直接做

14、密度试验有灌砂法、灌水法、水袋法等。这类方法要求在施工现场取足够数量的样本，当填土颗粒较大时，挖掘试坑取样和测量试坑体积的工作量均很大，也比较复杂。采用射线、波的方法，如核子密度仪法方便快捷，但要求土体均匀密实，而且同样要作一些原位试坑取样作直接密度试验以标定仪器。我国公路部门对填土路基的压实标准规定较为全面，例如对高速公路和一级公路，要求上、下路床压实度达到96，上路堤达到94，下路堤达到93；对二级以下公路，要求路床压实度达到95，上路堤压实度达到94，下路堤压实度达到92。对于填石路堤其压实相关标准如下：（1）填石路堤的质量控制填石路堤的压实质量宜采用施工参数(压实功率、碾压速度、压实遍

15、数、铺筑层厚等)与压实质量检测联合控制。填石路堤压实质量可以采用压实沉降差或孔隙率进行检测，孔隙率的检测应采用水袋法进行。不同强度石料填筑路堤的压实质量标准宜用孔隙率作为控制指标，并符合表5-8至表5-10的要求。硬质石料压实质量控制标准 表5-8分区路面底面以下深度(m)摊铺层厚度(mm)最大料径(mm)压实干重度(kN/m3)孔隙率(%)上路堤0.801.50400小于层厚2/3由试验确定23下路堤1.50600小于层厚2/3由试验确定25中硬质石料压实质量控制标准 表5-9分区路面底面以下深度(m)摊铺层厚度(mm)最大料径(mm)压实干重度(kN/m3)孔隙率(%)上路堤0.801.5

16、0400小于层厚2/3由试验确定22下路堤1.50500小于层厚2/3由试验确定24软质石料压实质量控制标准 表5-10分区路面底面以下深度(m)摊铺层厚度(mm)最大料径(mm)压实干重度(kN/m3)孔隙率(%)上路堤0.801.50300小于层厚2/3由试验确定20下路堤1.50400小于层厚2/3由试验确定22（2）在填石料表面填筑土、粉煤灰等其他材料时，填石料顶面应无明显孔隙、空洞。在其他填料填筑前，填石路堤最后一层的铺筑层厚应不大于400mm，过渡层碎石料粒径应小于150mm，其中小于0.05mm的细粒料含量不应小于30。在必要时，宜设置土工布作为隔离层。（3）填石路堤可采用与土质

17、路堤相同的路堤断面型式，填石路堤的边坡坡率应根据填石料种类、边坡高度和基底的地质条件确定。易风化岩石与软质岩石用作填料时，应按土质路堤边坡设计。在路堤基底良好时，填石路堤边坡坡率不宜陡于表5-11规定值。填石路堤边坡坡率 表5-11填石料种类边坡高度(m)边坡坡率全部高度上部高度下部高度上部下部硬质岩石208121:1.11:1.3中硬岩石208121:1.31:1.5软质岩石208121:1.51:1.75填方边坡较高时，可在边坡中部设边坡平台，平台宽度为1-3m。中硬和硬质石料及以上填石路堤应进行边坡码砌，边坡码砌应采用强度大于MPa的不易风化的石料，码砌石块最小尺寸不应小于300mm，石

18、块应规则。填高小于5m的填石路堤，边坡砌码厚度不小于1m；填高5-12m的填石路堤，边坡砌码厚度不小于1.5m；12 m以上填高的路堤边坡砌码厚度不小于2m。5.2.2 路堤病害处治技术5.3 路堑边坡施工及病害处治技术岩溶作用产生的各种独特岩溶地貌、岩溶形态和水文地质条件，以及它们之间的组合形式，不但给公路路基带来了各种不利的病害，同样造成了公路路堑边坡的形态的复杂性病害的多发性，特别是随着岩溶山区高等级公路的修建，受线型、坡度等方面限制，路堑边坡往往又大又深，这更加剧了岩溶路堑边坡病害的严重性；加之近年来对高等级公路安全、环保等方面的新要求，因而岩溶路堑边坡病害及地质灾害防治问题日益突出，

19、并开始得到各级公路部门的重视。针对上述几种典型岩溶路堑边坡病害的综合防治措施有：清除、嵌补对边坡由土石相间组成的石芽、石林边坡以及开挖第四纪覆盖层与基岩交界的溶蚀破碎带形成土夹石边坡，若边坡规模小，填充土数量不多则首先应当对于石芽、石林间溶槽溶沟内的填土，破碎带内各种溶隙内充填土壤及坡面上的孤石和破碎的岩体采取清除，清除至坡体自然稳定坡度，保留露出坡面的石林、石芽的自然形态；若土体数量多或溶隙深而窄不易全部清理，可对于夹在岩石体中的土体用干砌或浆砌片石挡墙嵌补，以防土体坍塌流失。对清除后的土坡应及时做好土体的坡面排水，并选用植物防护。植物对坡面的防护，主要表现在拦截雨水、减缓径流和保护土壤、缓

20、和雨滴的冲击。利用植物根系固结边坡表层土壤以减轻冲刷，预防稳定边坡长期暴露于自然界，受雨水、日照、气温、风力等的反复作用而产生的剥蚀破坏。植物防护包括了在边坡上种植草丛或树木以及两者的结合。光面爆破石质路堑开挖以爆破法最为常用，爆破法施工效率高、可降低工程施工成本，加快施工进度，是目前最为有效的施工方法，但一般的爆破破坏力难以有效控制，施工中难免对周围边坡岩体产生破坏，特别是石灰岩岩溶地区岩体层理、裂隙、岩石节理发育强烈，一般爆破更容易造成岩体破碎和裂隙的生成，给岩质边坡稳定性造成不利，同时也加重了后期边坡防护与治理措施及费用。随着凿岩机具和爆破技术的进一步发展，合理利用炸药的爆破能，把爆破造

21、成的损害控制在一定程度的一些特殊爆破方法开始得以应用。其中光面爆破就是种针对开挖边界（固定）进行有效控制的爆破方法，它指在开挖界面的周边，适当排列一定间隔的炮孔，在有侧向临空面的情况下，用控制抵抗线和落量的方法使爆破后的坡面保持光滑、顺直、平整而不受明显破坏的爆破方法。它有以下优点：（1）爆破后成型规整，坡面的平整，保证路基断面符合设计轮廓，减少和防止超炸或欠炸，使清方和修整边坡工作量减少，特别在松软岩层中更能显示出其作用；（2）爆破后不产生或很少产生爆震裂隙，新岩面保持原有稳定性，岩体承载能力不致下降，减少或消除边坡上的危石、浮石，因而可有效地保证施工安全，为快速施工创造有利条件；同时也可减

22、小边坡坡度，使得开挖工程数量降低，达到节约建设资金的效果；（3）减少边坡隐含裂缝的产生，减少或消除边坡工程塌方等工程病害隐患，从而也减少了施工结束后的边坡防护，有利于运营过程中的行车安全。光面爆破属于控制爆破，其机理是沿开挖轮廓线布置间距减少的平行炮眼，在这些岩面炮眼中进行药量减少的不耦合装药（即采用间隔药包、间隔钻孔装药，通常是使炮孔直径大于药卷直径1-2倍），然后同时起爆，爆破时沿这些炮眼的中心连线破裂成平整的光面。光面爆破时由于采用不耦合装药，药包爆炸后，炮眼壁上的压力显著降低，此时药包的爆破作用为准静压作用，当炮孔压力值低于岩石抗压强度时，在炮眼壁上不致于造成 “压碎”破坏，因此爆炸引

23、起的应力和凿岩时在炮眼壁上造成的应力状态相似，只能引起少量的径向细微裂缝。广西岩溶地区多条高速公路建设中通过应用光面爆破技术（图5-1），减少了爆破对环境的破坏，降低了成本，达到了工程建设和环境防护费用的最佳平衡，提高石方爆破安全性和可靠性。如桂柳高速公路罗山口和柳石路在铁路等部门有关专家指导下实施光面爆破，保护了边坡稳定。图5-1 光面爆破可有效减少危岩体相反柳（州）王（灵）高速公路小平阳元弄山路堑，由于爆破设计不合理，应用洞室大爆破，药量过分集中，强冲击作用破坏原生完整岩体，通车后，受外界作用，裂隙扩展，边坡失稳，防护边坡和清理危岩花费达300多万元。采用光面爆破方法开挖，边坡上的落石问题

24、和坡顶的水土流失问题是防护需要考虑的重点问题。喷浆及喷射混凝土防护对坚硬易风化，但还未遭受严重风化或裂隙节理发育、坡面破碎但稳定好的岩溶岩石边坡，为防止坡面表层岩石进一步风化、剥落及零星掉块，同时促使裂隙间破碎石块得到砂浆填充而加固，可以采用喷浆及喷射混凝土，在坡面上形成一层保护层。也可用在高而陡的边坡上，尤其是上部岩层破碎而下部岩层完整的边坡和需要大面积防护并较集中的边坡。此类方法属于坡面防护措施，主要起预防边坡病害的作用，实际工程中也常常配合其他病害防治和边坡加固措施共同使用。坡面较为破碎时为取得更好的效果，常采用挂网喷射的方法。锚固工程对岩溶路堑开挖后有潜在滑动危险、需要抵抗较大滑余推力

25、才能稳定的岩质边坡，锚固是种经济有效的加固方式。边坡锚固是一种把受力拉杆嵌入坡体的技术。其中预应力锚固技术是一种主动防护的形式，通过钻孔将锚索（杆）固定于坡体深部稳定岩层中，并在被加固边坡表面通过张拉对锚索（杆）施加预应力，预应力分解为垂直破坏的正应力，增加了滑面的摩阻力以及平行滑动方向的反力，从而达到稳定被加固体和限制其变形目的，并改善了岩体内部应力状况。非预应力锚杆多为全长粘结锚杆，理论上当其作用的锚固体间有位移发生，即岩体发生 “膨胀”时，锚杆方能发挥作用，但锚固力仅局限直接抵抗下滑力，不能充分利用潜在滑面的摩擦强度。预应力锚固技术将反力直接作用于坡面上，防护措施积极，对被锚固体产生尽可

26、能少的扰动，通过合理措施充分挖潜、提高利用岩体自身强度和自稳能力，大大减轻结构自重，节约工程材料。因而是一种高效经济的加固技术。SNS柔性安全防护系统SNS（Safety Netting System）是瑞士布鲁克公司研制和开发的防治崩塌落石等工程危害的柔性安全防护系统，它以高强度耐腐蚀钢绳网为主要构件，与以圬工结构为代表的传统方法的主要差别在于系统本身具有的柔性和高强度，更能适应于抗击集中荷载或高冲击荷载，在防治以动力冲击作用为主要表现形式的崩塌落石等边坡灾害上极为有效。1995年此技术引入我国后，目前已成功应用于水电、铁路、矿山等领域的边坡安全防护中，按其作用方式分为被覆式和拦截式两种。S

27、NS被覆系统通过锚杆和支撑绳固定方式将钢绳网覆盖在有潜在岩崩灾害的坡面上，从而防治崩塌落石的危害（如图5-2）。其中（b）为被覆式主动防护系统，其固定系统由锚杆和锚杆间的支撑绳构成，通过固定在锚杆或支撑绳上并施以一定预张拉的钢绳网对整个边坡形成连续支撑，其预张拉作业形成了阻止局部岩块或土体移动的预应力，从而实现其主动防护功能。系统的传力过程为“钢绳网支撑绳锚杆稳定地层”。坡面线钢绳网锚杆坡面线钢绳网边缘及中部锚杆（选择性采用）上缘锚杆（a）（b） （c）图5-2 SNS被覆系统示意图该系统在作用原理上类似于喷锚支护和锚钉墙，但因其柔性特征能使系统承担较大的下滑力，并将局部集中下滑力向四周均匀传

28、递以充分发挥整个系统的防护能力。且该系统对坡面形态与特征无特殊要求，不破坏坡面原始形态且在一定条件下克配套实现坡面人工植被防护。图5-2（c）为被覆式被动防护系统，其与主动系统的主要差别在于毋需对钢绳网系统进行预张拉，仅自然被覆于坡面或将系统离坡面一定距离（0.2-1.0m）悬空被覆于坡面上来限制落石的运动范围，而不是阻止落石的发生，从而使崩塌落石在控制条件下顺坡而下直至坡脚或坡上平台而不危及安全防护区域，它与SNS拦截被动防护系统相比的主要优点在于清理工作十分简便，在不侵入交通界限的前提下易于实施路基高陡边坡的防护。SNS被动防护系统是一种能拦截和堆存崩岩的柔性金属栅栏，其与传统拦截构筑物的

29、主要区别在于系统的柔性和强度足以吸收和分散传递预计的崩岩落石能量并使系统免受损伤。由此，SNS被动防护体系强调了一种边坡灾害防治新思维，即在允许的安全限度以内，防治的目的不一定阻止灾害发生，而是阻止其带来的危害。对公路岩质路堑高边坡，开挖成允许在控制状态下发生小型崩岩坍塌灾害，其存在的潜在危害则由适当的工程防治措施来加以完全阻止，以实现工程开挖程度和灾害设防水平间的最佳平衡。SNS被动防护体系主要由钢绳网、减压环、支撑钢缆、钢柱和张拉锚绳五部分构成（图5-3）。系统的柔性主要来自钢绳网、支撑钢缆和减压环等结构，且钢柱与基座间亦采用可动联结，以确保整个系统的柔性匹配。 图5-3 SNS拦截式被动

30、防护系统示意图图5-4 SNS拦截系统加载途径当崩岩冲击拦截网时，其冲击力通过网的柔性得以首先消散并将剩余荷载从冲击点向绳网系统周边沿图5-4加载途径逐级加载，最终传至锚固基础和稳定地层，且由锚杆及其基础承受的该最终剩余荷载已达到很小的程度。在该加载途径中，当崩岩的能量超过设计能级标准时，为减少维护工作量，采用摩擦式消能减压环来进一步增大系统的柔性。由于各加载途径内分担荷载大小不同，SNS系统通过大量计算与试验以达到均衡化设计，确保了不同荷载消散能力的各部件合理的构成及尺寸，使其柔性和强度相互匹配，系统处于均衡的最佳状态。由于系统明显的柔性特征，根据简单的动量定理：Ftmv即可知，当崩岩落石与

31、拦截网发生接触碰撞时，由SNS柔性系统允许的变形很大，相互冲击作用时间长，其产生的冲击荷载明显低于刚性拦截结构，目前系统最大防护能量已达2350kJ，相当于重6t的岩块自32.6m高的地方自由坠落的能量。SNS柔性被动防护体系带来了边坡灾害治理的一种新思想，其本身做为一种新方法，具有防护能量高，地形适应性强，景观破坏少等特点，而且可以实现标准化部件安装作业，施工作业简单易行，不形成对其它作业的干扰。特定条件下，SNS体系与前述的其它路堑岩质边坡防护工程结合，可以在相同安全度下，减少开挖工程量或降低其它工程的设防水平，从而可在整体上实现最优的技术、经济及社会效益。（图5-5、图5-6）图5-5

32、采用SNS主动防护网处置柳州马鞍山危岩图5-6 采用SNS被动防护处置铁路沿线危岩崩塌加固加固方法主要是用在处理溶洞边坡上，当位于路堑边坡上的溶洞、洞穴被部分开挖后，溶洞开口暴露于坡面，溶洞顶板受力发生变化，加之施工爆破恶化溶洞周围岩体的结构及物理力学性质，易造成边坡失稳，对这类情况则需采用一定的加固措施。无水力联系时，对溶洞的处理，可采用加固法有浆砌片石或混凝土支柱、支顶、嵌补等如图5-7所示。这些圬工结构物一方面镶嵌补平了溶洞造成的岩石面凹陷，另一方面从底部支撑住上部突出悬空的岩体。图5-7 路堑边坡溶洞加固处理示意图 图5-8 路堑边坡溶洞堵塞示意图堵塞堵塞是用片石等石材将溶洞封闭的措施

33、。常用在溶洞边坡的处理上。对路堑边坡上的溶洞，如果影响边坡的稳定时，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，如图5-8所示。如溶洞靠近边沟时，浅的溶洞可按上述方法堵塞封闭，深的溶洞填砌不易，可用钢筋混凝土板封闭，同时应防止边沟水渗漏。石砌防护石砌防护主要是指浆砌片石护面墙防护。石砌防护种是传统的防护形式，适用于边坡较陡（坡度在1:0.3-1:1）裂隙发育易风化剥落破碎的岩质岩溶边坡，或是规模较大的土夹石岩溶边坡。护面墙分为实体式、窗孔式、肋式、拱式。护面墙砌筑前，需要清除松动的石块，露出新鲜的岩石层面。坡面上的凹穴挖成台阶，用浆（干）砌片石砌补。若出现局部塌陷而形成较深

34、的凹穴，可采用浆砌片石填塞，以支护突出的岩层。若出现岩溶水，应采取挖槽、设排水洞等方式疏导排泄。实体式护面墙厚度为0.4-0.6m，底宽可根据边坡陡度、墙高、基础容许承载力大小等条件来确定，一般等于顶厚加H/10-H/20（H为墙高），当边坡高度超过10-15m时，应增设宽度大于1m的台阶，分成多级护面墙。墙下一般设多空隙混凝土整平层，最小厚度为0.1m，和传统的护面墙结构相比，这种设多孔隙混凝土护面墙较好的解决了墙后排水问题，防止水压力对护面墙的破坏作用，多孔隙混凝土层还具有整平作用，加强和整平开挖的边坡面，保证防护结构层的厚度，提高防护结构的稳定性。多孔隙混凝土施工方便，还能与边坡及砌体连

35、成一体，增加边坡及砌体的强度。由于岩溶地区路堑边坡病害受边坡工程地质条件、岩溶发育程度、施工爆破方式、边坡坡度、土石交互组合等因素影响，情况复杂多变，单一的方式很难达到防护目的要求，因而病害防治措施必须针对具体工程地质特点、不同的公路等级、不同的设防要求经过充分论证后选取，采用上述防护加固形式的不同组合，发挥不同防护措施的优势，整体上达到技术、经济和社会效益的最佳。5.4 桥基施工及病害处治技术5.4.1 桥基下岩溶洞隙处理措施和方法1、洞口较小的洞隙，采用镶补嵌塞与跨盖等方法；2、洞口较大的洞隙，采用梁、板和拱等结构跨越；也可采用浆砌块石等堵塞；3、不稳定、风化、裂隙破碎的围岩岩体，采用灌浆

36、加固和清爆填塞等措施；4、规模较大的洞隙，采用洞内支撑加固、桩（墩）穿越和桥涵跨越等方法。5.4.2 覆盖型岩溶地区路基下塌陷的处治1、在地面塌陷密集的地段，可采用桩基或栈桥；2、针对产生塌陷原因采用预防性措施：通气钻孔消除负压吸蚀作用、注浆堵塞岩溶水的通道、加固充填物、恢复地下水位（停抽、回灌），地面防渗以及强夯法加固表土等。5.4.3 岩溶水的处治措施和方法1、采用沟、管、井、涵洞等疏导岩溶水；2、除疏导外，必要时还可封堵路（地）基下泉眼；3、采用截流防止水流冲蚀和渗入路（地）基；4、其它可选用的措施有：梁、板、拱和桥涵跨越，填石透水路堤，帷幕灌浆等。5.4.4 桩（墩）基础处治措施和方法

37、桩（墩）基础处治适用条件、技术要求及案例见表5-8。桩（墩）基础处治措施和方法 表5-8处治措施基础处理基础类型桩（墩）基础适用条件1. 岩溶不均匀地基；2. 顶板不稳定的岩溶洞隙；3. 松软不易清除的洞穴堆积物。技术要求1. 桩（墩）基底下相当桩（墩）径的3倍（嵌岩桩）至6倍（端承桩）范围内无倾斜或水平状岩洞；2. 桩（墩）基底下应力扩散范围内无临空面或倾向临空面的不利角度的裂隙面；3. 清除桩（墩）底面不稳定岩块及其间的充填物；4. 大直径端承挖孔墩嵌岩深度不小于0.5m。案例1235.5 隧道施工及病害处治技术5.5.1 隧道施工期地质预报隧道施工期地质超前预报由来很久，国外如英、法、日

38、、德等国家均将此列为隧道工程建设的重要研究内容。在我国，隧道施工期地质超前预报研究始于50年代末，但真正应用于隧道工程建设（包括其他地下工程）是在70年代，以我国工程地质界老前辈谷德振教授等根据矿巷施工进度和撑子面地质性状作出的矿巷前方将遇到断层并将引发塌方的成功预报为序，开始了我国隧道施工期地质超前预报研究和应用。隧道施工期地质超前预报技术方法包括：（1）地质法。主要是根据施工期掌子面地质条件，如岩体结构面产状及发育状况、岩体破碎程度、岩石的风化程度等的变化特征进行超前预报，主要预报隧道掌子面前方存在的断层、不同岩类间的接触界面、隧道前方围岩稳定性及失稳破坏形式等。（2）超前平行导坑（洞）。

39、主要是利用施工前的平行导坑的地质资料推测隧道将遇到的地质情况从而进行预报，是隧道施工前期地质预报的一种常用方法。（3）超前水平钻孔。该阶段使用的方法为水平钻速法，水平钻速法是根据台车水平钻速（一般指每钻进20cm所需的时间）的快慢即钻孔回水的颜色来判断前方撑子面围岩的岩性、构造及岩石的破碎程度。通过同一断面至少三个不在同一直线的钻速情况，运用实体比例法投影可确定结构面的形状并实施预报。该方法简单可行，快速实用，不占施工时间，是一种较受欢迎的方法，同时该方法也受到一些因素的影响，诸如钻机钻压的不稳定，钻孔的平行性，钻孔过程中卡钻现象等。（4）声波测井和声波透射。声波法是根据声波在不同岩性，不同岩

40、体结构中传播的速度不同来确定岩体的好坏程度及相关的力学参数，再经过实际工程的检验优化波速等判定依据。工作中用SYC-4型岩石声波参数测定仪进行一发双收，一发一收测试。声波法具有轻便简易，快速经济，测试精度易于控制和提高等优点，应用较广，但占用一定施工时间，有一定的局限性。（5）波反射法。这个阶段主要是利用声波、超声波、地震波及电磁波在第层中的传播、反射通过信号采集系统接收反射信号，通过一定的分析软件，解译隧道掌子面前方反射界面（断层、软弱夹层等）距隧道掌子面的距离进行预报，目前国外常用的系统是TSP202（203）。TSP-203地质超前预报系统是目前利用物探方法进行施工地质超前预报诸多系统中

41、较为有效的一种，其难点在于搜索角的确定。它是目前世界上在这个领域最先进的科技成果。1996年我国首次引进这一系统，它的预报距离为地质雷达的4-12倍，预报费用为超前水平钻探的1/10-1/20。目前我国已用TSP202预报系统进行了一次试验性预报和约30次生产性预报，经开挖施工验证，其预报结果与实际地质情况基本吻合。TSP的测量原理正像所有的振动测量方法一样，也需要振动发射源和接受装置。TSP测量系统是通过在掘进后方一定距离内的钻孔中施以微型爆破来反射声波信号的，爆破引发的地震波在掩体中以球面的形式向四周传播，其中一部分向隧道前方传播，当波在隧道前方遇到一面时，将一部分波从界面处反射回来，界面

42、两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号也越强。反射信号经过一段时间后到达接收传感器，被转换成电信号并进行放大。从起爆道反射信号被传感器接收的这段时间是与反射面的距离成比例的，通过反射时间与地震波传播速度的换算就可以将反射界面的位置、与隧道轴线的交角以及与隧道掘进面的距离确定下来；同样使用TSP也可以将隧道上方或下方存在的岩性变化带的位置方便的探测出来。为达到探测隧道前方和周围的地质情况的目的，在TSP测量系统中使用了三对高敏加速度传感器，三对传感器通过一根金属杆连接在一起，分别以平行和垂直隧道轴线的方向定位在专门的传感器钻孔内，传感器的这种布置方式能保证接受各种不同角度反射回来的反射信号，使用

43、三对水平和垂直布置的传感器可以有效地减少干扰信号的影响。由传感器采集到的振动信号经过模数转换器转换以后先存储在一台小型的“工地”计算机上，整个测量过程也是通过这台“工地”计算机来完成的。测量工作结束后将存储在小型计算机上的信号转存在到一台微机上以便进行分析处理之用。TSP测量系统配备有专门的分析软件，分析软件的主要任务之一是对测量信号进行各种数字滤波、选择放大等，以获得清晰的反射波图像。分析软件的另一功能是将反射波图像所提供的信息与隧道的空间坐标结合起来，通过一系列的数学运算求出反射事件本身的空间位置以及与隧道的相对位置。这些数学运算的结果和解释正是TSP地质超前预报的最终目的。（5）综合方法

44、。该阶段主要是根据隧道的水文地质环境、地形地貌特征、岩溶发育特征等因素而采取多种方法结合的方法，对隧道进行地质超前预报。5.5.2 岩溶隧道涌水突泥处理技术岩溶隧道涌水处理方法很多，归纳起来主要有以下一些处理方法：（1）洞穴的处理。对洞穴处理主要是隧道内增设边墙梁及行车梁、托梁、支墩、悬臂梁承托纵梁、拱桥、加大隧道净空宽度跨越岩溶或对隧道周边岩体进行封闭、注浆加固、支顶加固、加强衬砌、某些情况下亦可绕避洞穴。（2）排水处理。排水处理主要是通过暗沟、管道、涵洞、泄水洞、明渠、渗沟、拱桥或增加辅助导坑截流排除地下水。（3）高压注浆。采用高压注浆封堵方法，突水突泥。（4）洞穴填充物处理。通过对洞穴填充物进行换填或加设桩基础、悬喷桩、设置隧道拱部拉杆拱等。（5）地表塌陷处理。地表塌陷处理主要有管棚支撑、地表回填灌浆、锚固桩等。另外有资料表明当溶洞不具有塌陷条件的完整顶板，其厚度大于，等于硐跨度的1/2时，或当溶洞节理裂隙发育且胶结不良，且有塌陷条件的不完整顶板，其厚度不大，等于硐高度的5倍时，且无明显渗、漏水的情况下，可以不处理直接通过溶洞。