【摘要】我國山地面積占陸地總面積的70%,山區道路沿線的地形地貌、地質條件和水文條件,不確定性較大。路基填挖交替頻繁,深挖、高填路段多,從而使路基的物理力學性能有很大的差異,造成路基不均勻沉降,發生失穩現象。這就需要對工程地質條件做深入的研究,找到針對性較強的勘察方法和手段,為山區高速公路設計和施工提供完整、準確的工程地質資料。本文總結了山區公路勘察方法,并對各種特殊地段的勘察要點進行了分析和總結:結合沿線的自然地理和地質條件,遵循面點結合、由淺入深的原則,綜合運用遙感、工程地質調查測繪、物探、鉆探、原位測試、工程地質和水文地質試驗等方法和手段進行綜合勘察,為設計、施工提供完整、準確的地質資料和建議。
【關鍵詞】山區公路;地質條件;勘察方法;高填深切路段勘察;邊坡勘察
1.勘察方法的選擇
勘察方法的選擇應依據勘察階段,地形、地質條件和勘察對象而定,大致分兩種類型:
1.1宏觀控制一般采用遙感技術,從宏觀上觀察全貌,對區域地質條件進行大致了解,可發現大型地質構造和地質災害。根據不同時期的資料,還可以掌握不良地質發展趨勢,進行地質單元的劃分。山區公路中最重要的一點就是首先進行地質單元的劃分。地貌就是從地質的角度去論述地表形態,不同地貌的地質成因和歷史不同。
1.2微觀分析通常采用地質調繪、物理勘探、鉆探、挖探、取樣、試驗及原位測試等方法,其中地質調繪及物理勘探可以定性或半定量地判定地質條件;而鉆探、挖探、取樣、試驗及原位測試則可以對地質條件及其對工程的影響程度進行定量分析。
2.路段勘察
2.1一般路基工程勘察主要按沿線微地貌特征分段,查明各段的地質結構,巖土類別、土的密度和含水狀態,基巖風化情況,地下水埋深、變化規律和地表水活動情況;確定路基基底的穩定性,邊坡結構形式及坡度;確定設置支擋構造物和排水工程的位置,劃分土石工程等級。
2.2高路堤作為陡坡路堤的一種特例,也屬于重點路基工程(即地形起伏大、路基填挖量大、工程地質條件差的路段),高路堤邊坡必須進行穩定性驗算,其參數的選擇是穩定性驗算的關鍵,需要對地基土及路堤填土提出準確的物理力學參數,因此要針對高路堤做專門的工程地質勘察。
高路堤主要病害是總體沉降、局部沉降、局部沉陷、滑移、路基破壞等。一般的填方路堤和高路堤對路基基底要求應有足夠的承載力,路堤基底土的變形性質和變形量的大小主要決定于路堤填土高度、基底土的力學性質、基底傾斜程度、軟土層和軟弱結構面的性質和產狀等。軟土層或較軟結構面往往使基底發生較大的塑性變形而造成路基的破壞。因此其勘察中的重點是沿陡坡路基頂或軟土層及較軟結構面,對陡坡路堤進行設計時必須進行地基穩定性驗算,應通過有針對性的工程地質勘察提供準確的陡坡路堤地基巖土物理力學參數。
2.3陡坡路堤當地面自然橫坡陡于1∶5時(包括縱斷面方向)就應視為斜坡路堤,當地面橫坡陡于1∶2.5時,就視為陡坡路堤。根據斜坡路基病害調查,公路陡坡路基常見病害是縱向裂縫和路基滑移。影響陡坡路基穩定性的主要工程地質因素有以下兩個方面:(1)陡坡覆蓋層土體與基巖接觸帶為透水軟弱面,地下水活動引起陡坡路基下滑;(2)陡坡路基巖層軟硬相間,其軟弱面順路基傾斜,由于風化強弱差異或地下水侵蝕,地基和路基順軟弱面滑移。
2.4深路塹對于深路塹邊坡、需要特殊設計加固的邊坡以及穩定性差的邊坡,均應作
為單獨工點進行工程地質勘察,以便對邊坡的整體穩定性進行評價。首先應查明場地巖土體組成,巖層的傾向與坡向的關系,巖層分布以及風化層、區域地質、水文地質條件,地震資料,氣象資料。利用赤平投影或者理論計算邊坡整體的穩定性,提出支護(擋)建議。
部分地段擬建道路修筑后,路塹邊坡形成臨空面,邊坡上覆松散堆積物失去支撐,易沿基巖面下滑。山區地形起伏大,植被茂密,進行工程鉆探很困難,利用人工探槽(坑)是一種比較好的手段,要查明覆蓋層厚度。提出適宜的防護、加固等措施,消除路塹邊坡形成臨空面的不利影響,防止邊坡上覆松散堆積物沿基巖面下滑。
2.5支擋工程的勘察主要任務為查明支擋構筑物位置承重地基的地層層位、層厚、巖土類別、分布范圍,調查地下水埋深、分布;確定巖土的承載力、抗剪指標和壓縮指標;判定在路基附加荷載作用下,路基沉降和滑移的穩定性。
3.橋涵勘察
橋涵工程的勘察主要任務是查明橋涵位置地基土層的巖性、地質構造、水文條件,查明其軟弱下臥地層的厚度及分布,依據調查結果繪制斷面圖。確定巖土的承載力、抗剪指標和壓縮指標。在地形圖上繪出匯水面積;根據收集的氣象資料,估算最大的流量,過水斷面尺寸,計算墩臺最大沖刷深度,提出合理的基礎埋深。
4.隧道勘察
由于山區的地形特點及隧道出入口對地形有較高的要求,進行工程鉆探往往比較困難。近年來,隨著物探技術逐漸成熟和山區高速公路的發展,已被作為主要勘察手段,廣泛應用在山區公路隧道勘察中,目前,常用的方法主要有:地震法、瞬變電磁法、高密度電法及可控源音頻大地電磁法。工程物探作為公路隧道工程地質勘探的主要手段,測得巖質隧道圍巖巖體、巖石縱波速、橫波速,從而求得圍巖動彈性模量、泊松比等物理力學指標,為隧道洞身的圍巖分類、隧道洞室的開挖和襯砌設計提供依據。
5.公路涎流冰的勘察要點與防治措施
涎流冰沖壞橋涵結構,破壞路基路面,危害公路行車的安全,已成為高寒地區公路主要病害之一。涎流冰的防治工作,應從公路勘察設計的源頭上采取積極地防治措施。若路線不可避免地要從涎流冰地段通過,則應進行全面細致的水文、地質、地形調查,認真分析水的來源,涎流冰的形式、規模及對公路的危害程度,因地制宜地選擇防治方案,將涎流冰的危害降到最小程度。一般采用因勢利導及相互隔離的辦法處置。
6.結語
隨著山區公路的高速發展,由于山區特殊的地形地貌,給勘察專業帶來諸多新課題,采用傳統的勘察方法和傳統的勘察手段已經很難滿足設計的需要,存在著許多急需解決的巖土工程勘察技術問題。
6.1解決傳統鉆探手段以點帶面劃分地質界面時常帶來的漏判、推斷不準確等問題,如地下不明物體、洞穴、軟弱結構面、滑動面、斷層、破碎帶等在地下的分布特征、形態、埋藏深度、位置。傳統的鉆探方法受地形的限制,而利用人工挖探、工程物探技術等多種輔助手段和鉆探聯合使用的方法,起到相互補充、相互驗證的作用。將工程物探技術與傳統勘探手段相結合,是解決巖土工程勘察中存在的主要問題的有效手段之一。
6.2加強室內、外測試新技術(標準貫入試驗、波速測試、靜載荷試驗、現場剪切試驗等)和施工檢測、監測技術的使用,通過其獲得的數據和資料,進過分析、對比,建立它們之間的經驗關系,并將工程施工檢測、監測所獲取的實測資料反算得到的參數作為對比依據,確保所提供的巖土工程設計參數的可靠性。同時,達到解決那些采用傳統勘探手段難于獲取可靠的巖土工程設計參數(如粗顆粒土、花崗巖殘積土、風化巖的承載力、變形指標)等問題。
地質勘察工作是山區公路建設成敗的前期關鍵,各階段的地質勘察工作必須認真對待,要達到必要的深度。對于地質條件復雜的或存在不可避繞的不良地質路段,前期的工程地質勘察更要做細,并請多方專家共同研討決策??辈?/span>設計單位應加強巖土工程技術人才培養,適應山區公路建設新的發展需要。