山區(qū)高速公路工程地質(zhì)勘察重點(diǎn)

李 勇

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001)

0 前 言

隨著社會(huì)的日益進(jìn)步，現(xiàn)代化建設(shè)也日益推進(jìn)，現(xiàn)代我國的高速公路建設(shè)已經(jīng)不僅僅局限于平原地區(qū)了，而是已延伸至丘陵甚至山區(qū)，建構(gòu)出了比較成熟的公路網(wǎng)體系，所形成的公路網(wǎng)極大地方便了人民生活和社會(huì)生產(chǎn)。我國山地面積較大，占總面積的70%，基于此現(xiàn)狀可見，當(dāng)前我國在山區(qū)建設(shè)高速公路的工作任務(wù)是任重而道遠(yuǎn)的。由于山區(qū)的復(fù)雜地形條件限制，導(dǎo)致路基需要頻繁地填挖，特殊路段較多，如深挖高填路段等，因此工作量巨大。因山區(qū)地形條件復(fù)雜，所以地質(zhì)勘察工作十分重要，如此方可保證工程順利進(jìn)行，提高施工效率。

1 工程概況

某合同段起訖樁號(hào)為YK1+640.000～YK6+600，全長達(dá)到4.960 km(以右幅計(jì))，該工程段隧道起點(diǎn)進(jìn)口端在YK1+767處，穿越3 968 m隧道終于出口端YK5+735，沿隧道出口設(shè)路基865 m至合同段終點(diǎn)YK6+600。

該隧道左右洞為分離布置，右洞全長3 968 m，左洞全長4 000 m，為特長隧道。圍巖類別為III～V類，最大埋深274 m。

2 工程特點(diǎn)

因山區(qū)的不良地質(zhì)現(xiàn)象較多，其巖石結(jié)構(gòu)和種類也不盡相同，甚至部分地段具有一定的危險(xiǎn)性。通常的特殊巖石和不良地質(zhì)有：泥石流、坍塌、動(dòng)土、滑坡等。其中涉及范圍最廣、破壞性最強(qiáng)的地質(zhì)現(xiàn)象是坍塌和凍土，其嚴(yán)重地阻礙了山區(qū)高速公路建設(shè)的發(fā)展。

除此之外，道路沿線的地貌也存在著很大的差異性，如地質(zhì)條件和水文條件方面，其中的路埑高邊坡、陡坡路和高路堤的路基物理性能有較大差異且變化性過大，極易造成路基的沉降，進(jìn)而導(dǎo)致路基不穩(wěn)定。在勘察特殊地質(zhì)條件的公路時(shí)，主要應(yīng)用工程地質(zhì)物探方式或工程地質(zhì)調(diào)繪方式。

3 勘察方法

對(duì)隧道的勘察過程中，采用了綜合勘察方法，其中包括：坑探、物探、鉆探地質(zhì)調(diào)查，來查明隧道的地質(zhì)條件和不良的地質(zhì)現(xiàn)象。

3.1 綜合物探

對(duì)隧道進(jìn)行物探勘察方法包括淺層折射地震法勘察、高密度電法勘察、面波法等。

3.1.1 淺層折射地震法勘察

當(dāng)入射波以臨界角投射到地下折射界面時(shí)將會(huì)產(chǎn)生折射波，通過折射波的時(shí)距曲線，進(jìn)而將下伏界面的深淺和相對(duì)界面的速度提取出來，用以確定低速帶的厚度，并可以準(zhǔn)確確定斷裂破碎地帶的范圍和位置。在勘察中采用國產(chǎn)SWS淺震儀，雙重相遇觀測系統(tǒng)，點(diǎn)距5 m，錘擊震源，采用γo法繪制：γo(x)曲線及Q(X)曲線，把低于正常巖石速度70%的地段確定為斷層破碎帶，低速帶的中心定為斷層中心。

3.1.2 高密度電法勘察

高密度電法可以根據(jù)地下介質(zhì)的電性差異，再通過采集，掌握地下的介質(zhì)電阻率所分布的情況，基于此情況繪制相關(guān)的等值線圖，依據(jù)電阻率的變化總結(jié)其特征，最終確定斷裂破碎帶的具體位置。在勘察過程中采用國產(chǎn)WDZJ-1儀器，此裝備具備四級(jí)裝置，點(diǎn)距離為5 m，可支持成象，也可繪制出二維模型。如圖1所示，隧道進(jìn)洞口處高密度電法橫剖面圖，160處有明顯的低阻異常，在整個(gè)隧道施工過程中地質(zhì)條件完全相符，推斷為斷層破碎帶。

圖1 隧道進(jìn)洞口處高密度電法橫剖面圖

經(jīng)高密度電法工作后，視橫剖面圖上反應(yīng)了層狀土的存在，在調(diào)查地段上共有3層：第1層視電阻率為250～500 Ωm；第2層視電阻率為125～500 Ωm；第3層視電阻率為5～125 Ωm。

3.2 鉆 探

先期物探勘察結(jié)果顯示，在相應(yīng)位置布置了鉆孔，鉆孔鉆到壓水試驗(yàn)設(shè)計(jì)深度進(jìn)行壓注水試驗(yàn)，計(jì)算巖體的透水率[1]。測定穩(wěn)定水位和聲波測井，聲波測試采用國產(chǎn)RSMSYS智能超聲波測試儀及一發(fā)雙收探頭對(duì)鉆孔進(jìn)行波速測試，測點(diǎn)距0.2 m，可以根據(jù)現(xiàn)場測試所得的波形信號(hào)拾取聲波走時(shí)，計(jì)算聲波速度數(shù)據(jù)，再用此值計(jì)算孔內(nèi)巖體的完整性系數(shù)，然后取巖樣進(jìn)行物理力學(xué)試驗(yàn)。

3.3 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)

為了防止隧道開挖突發(fā)性災(zāi)害，保證施工工期，較為有效的手段就是隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，其還可以幫助及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，保證施工質(zhì)量和控制隧道建設(shè)成本。施工流程如圖2所示。

圖2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工流程

根據(jù)地質(zhì)復(fù)雜程度分級(jí)，不同類型和不同級(jí)別的地段需要采用不同的預(yù)報(bào)方法，需要對(duì)不同的地段進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)分級(jí)。

4 地質(zhì)勘察重點(diǎn)

4.1 準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行山區(qū)高速公路勘察工作之前，責(zé)任人要先準(zhǔn)備好相關(guān)資料的收集，即利用多種方式獲取所勘察地區(qū)的原有資料，如地區(qū)地質(zhì)情況、水文情況特征等。水文地質(zhì)情況適宜運(yùn)用1∶20萬精度的地圖來獲取所勘探地區(qū)近幾個(gè)月的氣象資料，之后再將這些資料信息整理成一份報(bào)告，依據(jù)此相關(guān)材料進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的專項(xiàng)評(píng)估，地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估后再進(jìn)行抗震系數(shù)評(píng)估，包括已知的滑坡、泥石流等方面，并以報(bào)告的方式呈現(xiàn)。整理好區(qū)域材料后可運(yùn)用ArcGIS、Global Mapper等GIS軟件掃描圖件轉(zhuǎn)換坐標(biāo)與配準(zhǔn)，此方案可配合路線方案同步使用。整理好專項(xiàng)報(bào)告后要進(jìn)行實(shí)地排查，確定好實(shí)地的有害地質(zhì)情況和特殊巖石結(jié)構(gòu)?？辈齑缶V可以指引目前的山區(qū)高速公路工作，并且勘察大綱也對(duì)勘察工作的順利執(zhí)行有著積極的促進(jìn)作用?？辈齑缶V針對(duì)一些特殊地質(zhì)的突發(fā)情況和設(shè)置工程結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了充分的說明。所以，實(shí)地勘察工作開展之前，收集整理好資料是十分有必要的，并提前分析預(yù)見性的問題，制定出有效的應(yīng)對(duì)策略。

4.2 勘察外業(yè)工作

4.2.1 工程地質(zhì)調(diào)繪

工程勘測工作是十分重要的，影響工程質(zhì)量和進(jìn)度有很多因素，源頭來講就是工程地質(zhì)調(diào)繪，它直接決定著能否快速落實(shí)地質(zhì)選線工作[2]。收集好相關(guān)地質(zhì)調(diào)繪資料后，要結(jié)合實(shí)地對(duì)原有資料進(jìn)行分析。當(dāng)前一些工程中普遍存在的現(xiàn)象是輕視調(diào)繪工作、重視鉆探工作，甚至一些施工單位將1∶20萬區(qū)域的地質(zhì)資料作為調(diào)繪最終成果，如此一來其中一部分高速公路在施工工程的設(shè)計(jì)時(shí)就出現(xiàn)了大幅度調(diào)整的情況，缺少了有效的地質(zhì)調(diào)繪，很容易致使忽略了走廊滑坡，從而為后期的施工埋下安全隱患或不必要的麻煩。

基于此，工作人員在工程地質(zhì)調(diào)繪階段就需要注意實(shí)踐，認(rèn)真查明地面坡度等接觸面的形態(tài)，必須充分掌握不利于施工的特殊材質(zhì)路段如軟弱巖層，評(píng)定好其穩(wěn)定性，再熟知不良地質(zhì)和特殊巖土性質(zhì)以及其分布情況對(duì)與整個(gè)工程的影響。查清楚地下水的活動(dòng)情況也是十分重要的，它嚴(yán)重影響著地基的穩(wěn)定性。掌握好自然地質(zhì)條件的真實(shí)面貌是施工的必要前提，通常來說可以把地貌單元邊界、斷層、地下水出露點(diǎn)以及特殊性巖土和不良地質(zhì)體作為調(diào)繪點(diǎn)，寬度高路堤應(yīng)當(dāng)>2倍路基寬度，隧道兩側(cè)應(yīng)該>200 m，深路埑要高于邊坡高度的3倍以上，橋梁兩側(cè)應(yīng)該>100 m。

4.2.2 勘察路基、邊坡

與平原地貌相比而言，山區(qū)地形較為復(fù)雜，存在很多特殊地貌，如半填半挖式和高填深挖式路段。在實(shí)際勘察巖質(zhì)邊坡的過程中，工作人員最容易忽略的是節(jié)理、軟弱巖層等結(jié)構(gòu)面，在對(duì)邊坡、路基穩(wěn)定性進(jìn)行分析時(shí)僅統(tǒng)計(jì)巖層的產(chǎn)狀，不能分析結(jié)構(gòu)面，深度不夠，部分地區(qū)邊坡開挖過后，就會(huì)因結(jié)構(gòu)的限制出現(xiàn)失穩(wěn)、變形等情況。針對(duì)土質(zhì)的邊坡，需要和工程地質(zhì)類別法相結(jié)合，再對(duì)邊坡的自然坡腳和邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)查和計(jì)算，從而設(shè)計(jì)出更為科學(xué)合理的參數(shù)指標(biāo)[3]。

4.2.3 隧道的勘察

山區(qū)高速公路隧道大多都有高差大、陡峻的特點(diǎn)，極其不利于施工，相比較來說施工環(huán)境惡劣，而且該特點(diǎn)是影響勘察進(jìn)度的主要因素，對(duì)于隧道施工而言，隧道鉆孔工作是重中之重，做好此項(xiàng)工作意義深遠(yuǎn)。在進(jìn)行隧道鉆孔時(shí)要堅(jiān)持以下三原則：即鉆探驗(yàn)證、綜合分析和物探先行，選擇的鉆孔布置點(diǎn)為斷層、地層分界線，進(jìn)而提高勘察工作布設(shè)的科學(xué)性，減少勘察成本。

5 結(jié)束語

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，山區(qū)高速公路的不斷延伸，隧道工程的規(guī)模也逐漸加大，山區(qū)的地形和地質(zhì)條件尤為復(fù)雜，實(shí)地勘測也愈發(fā)困難，如此嚴(yán)峻的地形條件就為勘察技術(shù)人員提出了更高的要求，需結(jié)合實(shí)地情況運(yùn)用多種方式方法，運(yùn)用好現(xiàn)代科技、專業(yè)的設(shè)備、宏觀和微觀控制技術(shù)等途徑，共同輔助勘測工作，不斷驗(yàn)證，進(jìn)而得出正確結(jié)論。除此之外，項(xiàng)目勘察責(zé)任人還要?jiǎng)?chuàng)新業(yè)務(wù)之外的組織管理模式和質(zhì)量管理模式，不斷完善鉆探技術(shù)和工藝，不斷創(chuàng)新為提高工作效率提供技術(shù)支撐，動(dòng)態(tài)掌握勘察所需成本和勘察的進(jìn)度，進(jìn)而確保勘察的質(zhì)量，為我國山區(qū)高速公路工程建設(shè)添磚加瓦。

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