摘要：桂林至陽朔高速公路在施工中發現多處土洞，經探測發現全線多處路段存在隱伏的土洞，且在地下水的作用下有發育的趨勢，為了保證路基整體穩定，防止工后產生塌陷危及公路安全，必須對土洞進行處治。論文結合工程實踐對土洞的探測、處治等技術進行淺析。
　　關鍵詞：高速公路，土洞，處治技術
　　
　　桂林至陽朔高速公路起于臨桂縣四塘鎮沖口村與桂（林）柳（州）高速公路相接，終于陽朔縣高田鎮與陽（朔）平（樂）高速公路相接，路線呈西北—東南走向，途經臨桂縣、雁山區、陽朔縣，全長66.793公里。在施工中，發現多處土洞，為了保證路基的整體穩定，防止工后產生塌陷危及公路安全，業主委托中國地質科學院桂林工程勘察院有限公司對已發現土洞路段及巖溶發育路段進行探測，查明隱伏土洞的具體位置、體積、埋深等，并結合工程實際與近年來土洞處治成功案例對本工程中已顯露的和隱伏的土洞進行有效處治。
　　一、土洞的形成機理與危害
　　1.1土洞的形成機理
　　本工程路線所在區域為典型的巖溶峰林地貌，巖溶地下水豐富。由于巖溶發育，基巖表面開口多，地下水位與降雨量關系密切，雨季時地下水位快速增高，溢出地表；枯季時則地下水位回落，低于基巖面。這種地下水在基巖面上下波動的水動力模式，極易導致上覆土層發生滲透破壞和崩解，進而形成土洞。本地區特定的地質條件和水文條件極利于土洞的形成和進一步發展。
　　1.2土洞的危害
　　路基以下存在隱伏土洞對公路的危害是直接而嚴重的，輕者導致路基局部下沉，路面出現裂縫并逐漸加大直至塌陷，重者直接導致路基路面同時塌陷，嚴重危及行車安全。因此，在交工前對路基范圍內所有土洞進行有效處治是非常必要的。
　　二、土洞的探測
　　1、探測方法
　　本工程中對隱伏土洞的探測采用地質雷達法。地質雷達采用美國GSSI公司生產的SIR—10A型探地雷達，天線采用100MHz低頻同體屏蔽天線，有效探測深度約10m，采用連續測量方式探測。其工作原理是利用土層、巖石和土洞等對探地電磁波反射的差異，通過分析地面接收到的反射信號的旅行時間、波形和反射波譜特征等差異，來確定土洞的位置、大小、埋深等情況。在覆蓋層小于10m的場地，利用土層、土洞和巖石的這些特征，開展地質雷達探測土洞可收到良好的效果。
　　2、測線布置
　　在實踐中，假設土洞是隨機分布的，同時假設土洞是圓形的（球體），測線遇洞的概率P與測線間距D、土洞直徑（跨度）Φ的關系為：P=Φ/D，即當測線間距一定時，土洞直徑（跨度）越大，探測到土洞的概率越大，相應地，土洞直徑（跨度）一定時，測線間距越小，探測到土洞的概率就越大。這種關系可以從圖1中反映。
　　
　　圖1測線布置與土洞的關系
　　為了能比較準確比較全面的探測到隱伏土洞，同時又節省探測費用，實踐中主路測線按間距3米布置，匝道測線按間距2米布置，以路基中軸線為0號測線，前進方向左側為負測線，右側為正測線，主線路基（寬24米）共布置6條測線，分別為－9線、―6線、―3線、3線、6線、9線（0號測線因位于中央分隔帶實際不布置），匝道路基布置5條測線（路基寬10.5米時），分別為―4線，－2線，0線，2線，4線。
　　3、探測成果
　　中國地質科學院桂林工程勘察院有限公司自2005年12月底至2006年8月下旬止，先后三次組織技術人員進場對已發現土洞路段及巖溶發育重點路段開展物探工作，累計探測路段總長11.4公里（含匝道），布置測線總長66公里，通過對地質雷達圖像進行分析、解譯，探測到的土洞異常共334處。通過丈量、測量、計算，比較準確的確定了各隱伏土洞的具體位置、埋置深度，并根據其跨度推測了土洞的體積，為進行有效處治提供了決策依據。
　　4、未探測路段的預防處理
　　對未進行地質雷達探測的路段，未防止存在隱伏土洞造成質量與安全隱患，業主通過招標另行委托北京欣路特科技發展有限公司采用沖擊壓路機對原地面及路基進行沖擊壓實，路基范圍內如存在地下隱伏土洞，可在強沖擊作用下發生塌陷而暴露。
　　三、土洞的處治方法及效果檢測
　　1、處治方法
　　根據土洞形成機理、探測成果，結合本工程實際與近年來在土洞處治方面的成功案例，經業主、監理、設計、科研單位有關技術專家討論研究決定，對本工程的土洞應根據土洞性質分別采用不同的方法進行處治。
　　（1）對于路基施工中已顯露或經沖擊壓實而暴露的土洞，以及經探測查明的零星分布的體積大且埋深較淺的土洞，采用“開挖——反濾層填石＋土工布”的方法進行處治。該方法如圖2所示：
　　
　　圖2開挖—反濾層＋土工布
　　采用該方法時，應注意：
　　①應清土至基巖面，并將溶槽、裂縫中的充填物也清理干凈；
　　②應根據溶槽、裂縫等的規模選擇適當大小的底部填石，底部填石不應含有粘土和其它細粒物；
　　③填石反濾層粒徑過渡應適中，一般相鄰兩級濾層的相差粒徑不應超過3～4倍；
　　④反濾層頂部及四周都應覆蓋土工布，防止上部及四周填土的流失；
　　⑤避免施工過程種中對造成土洞周圍地下水動力條件發生突變而形成新的土洞。
　　（2）對于經探測查明的零星分布且體積不太大的土洞，采用“鉆孔壓漿充填法”進行處治，即在隱伏的土洞地面鉆孔，從孔中灌砂夾碎石(或砂礫)混合料后灌注水泥粉煤灰外加劑漿液直至填充滿土洞及周邊縫隙，形成水泥土結石，加固已有土洞并防止新土洞的形成。該方法如圖3所示：
　　
　　圖3鉆孔壓漿充填
　　采用該方法時，應注意：
　　①應進行試驗來確定適宜的灌漿壓力，防止充填不飽滿、密實，或漿液耗用量過大，造成浪費損失；
　　②鉆孔前，必須嚴格放樣，準確定位，以確保處治效果。
　　（3）因壓漿處治施工成本高，對于土洞密集的區域，采用“大開挖—回填”的方法進行處治。該方法與上述第一種方法類似，全路幅開挖后回填大塊片石，片石粒徑隨填高逐級減小，頂層為碎石且厚度應不小于50cm，頂面覆蓋土工布后再進行上層路基填土作業。
　　2、處治效果檢測
　　隱伏土洞經灌漿處治后，采用地質雷達法對其處治效果進行檢測。檢測的目的一是判定處治位置是否準確，二是檢查灌漿是否已將土洞完全充填。對于處治位置不準確的，重新進行鉆孔灌漿；對于不完全填充的，鉆取填充物芯樣進行抗壓試驗，強度不滿足要求的，再鉆孔進行補灌漿。
　　3、土洞發育、塌陷的監測預警
　　在本工程中，為節省投資，對未形成土洞的擾動土未進行處治，但在地下水長期作用下，這些擾動點又可能進一步發育成土洞，此外，由于區內地下水動力條件有利于土洞的形成和發展，因此，地下水長期波動作用下，會形成新的土洞，給公路安全帶來極大威脅。為了及時發現土洞隱患，采取處治措施，避免形成塌陷造成安全事故，采用地質雷達與光纖傳感技術相結合對土洞發育路段開展監測預警工作。
　　四、結語
　　經對本工程路基范圍內的土洞進行有效的探測、處治，及對土洞發育路段開展監測預警工作，保證了工程質量，預防了工后發生塌陷，保障了公路安全與人民生命財產安全，也給類似工程提供了寶貴的技術經驗。
　　
　　參考資料：
　　【1】雷明堂等.桂林至陽朔高速公路巖溶溶洞土洞探測報告及相關資料.中國地質科學院桂林工程勘察院有限公司.2006