课题一：岩溶地区高等级公路线路方案选择与优化布置评价

课题一：岩溶地区高等级公路线路方案选择与优化布置评价
岩溶对公路工程的危害是公路建设的一大障碍，主要表现为岩溶洞穴影响公路建（构）筑物基础的稳定和岩溶水的侵袭。

它关系到施工条件、工程造价，养护条件和运营安全；岩溶地区公路建设要妥善地处理岩溶危害，又以线路方案选择为首要环节。

通过岩溶地区一段线路作为一个整体，岩溶危害是影响这整段线路方案选择的重要因素。

它和其他重要因素一样，具有特殊性，对工程条件有特定要求。

这些特殊性和特定要求互相矛盾，互相制约，而又共存于一条在技术上可行在经济上合理的线路之中。

对岩溶障碍是否绕避，应绕避到什么程度，这就是岩溶地区线路方案选择的总体性。

在岩溶地区的线路方案选择，和一般地区线路方案选择的不同之点，在于岩溶的特性对线路有特定的要求。

为此，首先从岩溶的危害程度，研究岩溶地区选线宜避，宜穿的一般规律，再研究岩溶地区总体性选线的原则。

1.1 不同地层岩性、地质构造区线路方案选择与布置
1.1.1 碳酸盐岩与非碳酸盐岩的接触带
碳酸盐岩与非碳酸盐岩的接触带，由于非碳酸盐岩的阻隔，有利于地下水的富集，岩溶水的化学、物理作用强烈，岩溶发育。

平面上沿接触带走向分布有串珠状的各种岩溶形态，地下水多具有承压性，且常发育与接触带走向一致的纵向暗河，并与碳酸盐岩一侧的横向暗河相连。

为避免岩溶水和洞穴的危害，线路应避免设在接触带及其附近，必要时应以大交角穿过。

另外还应研究接触带附近线路剖面高程的选择问题。

对于路基、边坡、基坑和隧道不同工程的几种空间位置情况，其线路应考虑避开接触面。

碳酸盐岩的岩溶问题对工程固然不利，但由于碳酸盐岩本身具有较高的强度
和稳定性，就其工程地质条件而言，与非碳酸盐岩相比，又具有利的一面。

因此，要根据具体情况通过技术经济分析而定，研究线路应选在接触面哪一侧，距接触面的距离多少。

1.1.2 有利于岩溶发育的构造带
一般来说，线路位置力求避开岩溶发育的构造带或不与其靠近，必要时以大交角通过。

线路位置最好绕避横穿断裂带，避开断裂带上彼彼皆是的落水洞、暗河及溶洞的影响。

对于局部线路方案平行且靠近长大断层带，则需考虑将线路内移靠山，以路堑通过。

应详细研究比较河流左右岸线路方案选择问题，因为岩溶多发育于此地层中，岩层走向一般多平行于河流，一旦线路通过此岩溶区，最好是使线路与岩层走向以较大交角通过，使线路少跨于岩溶区，避开严重的岩溶地段。

这样，在施工期间就会出现较少的岩溶问题。

1.1.3 避开岩溶发育的极强地区
岩溶发育的极强地区，无论对勘测、设计、施工和运营都会造成很大困难。

因此，在研究线路方案时，一般以绕避为宜，而将线路选在岩溶发育相对轻微的地区。

1.1.4 网状洞穴和巨大空洞区
上面讨论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，但是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。

因此，应在施工前详细勘测的基础上，对已查明的网状洞穴或巨大空洞，或者根据网状洞穴和巨大空洞的发育条件及其特征，探测并预测其空间位置，将线路移到岩溶发育程度相对轻微的地段上。

1.2 评价特殊岩溶地形、地貌单元，选择线路位置
正如上面所述，岩溶地貌一般划分为岩溶化山地、岩溶化高原、岩溶化平原三个大的地貌单元，每一单元内又可分为若干岩溶组合形态构成的
地貌小区，为避免叙述上的重复，故以岩溶组合形态构造的地貌小区作为讨论线路选择的基础。

1.2.1 研究孤峰平原区的线路
在此地区重点研究地下水位下降引起的地面塌陷及岩溶水的侵袭，因为这两个岩溶地质问题将影响基底稳定。

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。

根据孤峰平原区因岩溶的存在和地下水作用而引起地面塌陷的特征，线路选择中将做下列工作。

(1) 计算取水点可能形成的最大下降漏斗，线路避开此范围；
(2) 选择在覆盖土较厚的地段；
(3) 线路远离构造线或以最大交角通过；
(4) 设计线路标高要高于最高地下水位或降低线路标高于基岩中挖方通过；
(5) 避免今后地下水位下降造成地面塌陷，提高坡度，以填方通过。

1.2.2 研究峰林(峰丛)谷地及溶丘洼地区的线路
该地区的岩溶特点：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。

因此应根据最大洪水位研究合理的设计线路标高，使其既经济又安全。

研究工程地质的薄弱点——垭口，将线路选在地质条件较好的一侧。

1.2.3 分水岭地区的线路选择问题
查清线路地下分水岭位置，尽可能使线路选在地下水分水岭地带通过，如若分水岭位置不易查清，或线路难以满足上述要求，则应研究岩溶负地形，使线路在负地形之间通过，并研究线路平剖面的配合，以避免或减轻岩溶大溶穴和水的危害。

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) 根据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，研究两岸岩溶发育的差异，使线路选在岩溶发育较弱的一岸，并根据季节性充水情况，提高线路剖面高程。

(2) 岩溶斜坡地区线路选择于垂直渗流带及其负地形间通过。

(3) 在岩溶斜坡地区，找出安全带，线路宜靠外于安全带中通过。

1.3 研究隧道线路纵坡形式与平行导坑位置
1.3.1 隧道纵坡形式的选择
调查岩溶水垂直分带的部位，地下水分水岭的位置及较为集中的涌水段(点)等。

结合岩溶地区施工特点，慎重选择公路隧道的纵坡形式，以利岩溶地下水从工程中排出。

并研究平面导坑的布置，为长隧道施工排水创造有利条件，还使其在运营期间发挥作用。

1.4 岩溶地区线路布置优化
除岩溶的危害以外，影响岩溶地区线路选择的因素很多，必须多方面进行分析，要研究地质条件、经济条件和技术条件以及施工期限等。

就地质条件而言，在碳酸盐岩地区虽然有岩溶危害，但一经查清并妥善处理，对线路的稳定还是有保障的。

而非碳酸盐岩地段也有不少工程地质问题，如基底松软、岩石强度低、稳定性差，以及其他不良地质条件，且容易遗留病害。

线路通过岩溶地区，岩溶越发育，洞穴及岩溶水的危害越大，克服障碍越困难，工程处理费用越高，越宜要求避重就轻、避虚就实。

然而线路平剖面位置常受工程布局的制约，不得不考虑借助于补强洞穴和加强排水等强有力的措施，而选择岩溶水及洞穴危害干扰较大的方案，以满足总体选线的要求。

在满足它们特定要求的基础上，拟定所有可能的线路方案，进行技术经济综合比较，权衡利弊后决定取舍。

图1 岩溶含水层系统水位下降前、后示意图
图2 岩溶地区盖层洞穴发育示意图。