軟土地區(qū)高速公路工程地質(zhì)精細化勘察體系研究

陳和悅

(河北省高速公路管理局)

1 適合軟土地區(qū)的地質(zhì)勘察技術(shù)

1.1 鉆探技術(shù)

(1)鉆探工具:水網(wǎng)密集、沼澤等地區(qū)容易發(fā)展成為軟土地域，其交通不便，大型機械無法正常進出，因此軟土地區(qū)的鉆探需要依賴結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、分解性較強的設(shè)備。

(2)取樣的工具:應(yīng)該選用直徑大于等于108 mm，薄壁的取土器進行原狀土樣的采取，進而完整軟土地區(qū)的工程勘察。質(zhì)量高、取樣擾動較小的固定式活塞薄壁的取土器比較適用于軟土地區(qū)，其壁厚度一般在1.25 ～2 mm 之間。砂土或粉土夾層在軟土層中相當(dāng)常見，因此在鉆探過程當(dāng)中，對于砂層要進行特別的鑒別處理。標(biāo)準的灌入實驗是對于較純的砂層較常用方法之一，先測試其密實度，其次再對其取得的擾動的樣本進行顆粒的分析實驗。由于淤泥等其它的成分經(jīng)常夾雜在砂層當(dāng)中，因此就要求我們必須對取得的原狀土樣經(jīng)過多重的實驗分析才能得出相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，內(nèi)環(huán)刀式的取砂器便于我們對于原狀土樣的采取。

(3)鉆探的方法:干法鉆進是軟土地區(qū)比較適宜的鉆孔方法，泥漿護壁的鉆進方法一般適用于長期處于地下水位以下的比較飽和的粘土地區(qū)。通常情況下軟土地區(qū)的地下水位較高，因此軟土層一般處于地下水位以下，通常是飽和的狀態(tài)，淤泥質(zhì)地的軟土或淤泥滲透性較差，含水率受泥漿的影響不是特別明顯，泥漿鉆進的方法是勘察單位進行軟土地區(qū)勘測的常用方法，同時干法鉆進，較多應(yīng)用于軟粘土中含有粉土夾層的地質(zhì)。

(4)取樣的方法:進行軟土地區(qū)的取樣，主要是為了保障土樣的不被受到擾動，尤其是在達到取土深度的時候，鉆工進行操作的時候應(yīng)該盡量避免鉆具沖擊孔底或下壓，并且在取樣之前應(yīng)該采用無水鉆進的方式進行清孔，清空之后應(yīng)該盡快的進行取樣。取樣的方法主要根據(jù)具體地層采用快速壓入法、重錘少擊法、重錘一擊法等進行。

(5)鉆探的新型技術(shù):軟土地區(qū)在工程地質(zhì)施工進行取樣和鉆探的時候，采用的是傳統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)方式對土質(zhì)樣品含水率會有較大的改變，使得取得樣品不能真實的表現(xiàn)軟土的情況，所謂的空氣鉆進技術(shù)就是指在鉆進的過程當(dāng)中含有壓縮的空氣，或者是壓縮氣體的氣液及混合物質(zhì)作為沖洗的介質(zhì)，壓縮空氣既作為沖洗的介質(zhì)又作為器具的動力。采用這種鉆進的方式，可以提高鉆進的效果;可以做到無污染、連續(xù)的對礦樣鉆屑巖進行取樣;可以對巖石的分層進行準確的定位;根據(jù)需求獲取實驗需要的巖芯。對公路工程中的軟土地質(zhì)進行鉆探的時候，可以采用空氣鉆進技術(shù)的情況如下:第一，空氣鉆進一般應(yīng)用于對控制性要求較為嚴格的鉆孔過程;第二，空氣鉆進的方法取得土樣進行的分析得到的結(jié)論較為準確，因此對于典型的路段或缺乏相應(yīng)研究資料的區(qū)域，可以采用此技術(shù)并與其它方法進行對比，從而得出較為準確的數(shù)據(jù)。

1.2 原位測試的技術(shù)

原位測試的技術(shù)能夠與室內(nèi)的土工實驗技術(shù)相互的補充，從而得到較為準確的數(shù)據(jù)，原因就在于原位測試技術(shù)對于土壤的應(yīng)力狀態(tài)和天然的狀態(tài)能夠較好的保持，其測定的結(jié)果能夠擁有良好代表性。根據(jù)該地區(qū)對此方法的使用、設(shè)計對參數(shù)的要求、測試的方法的適用性和巖土條件等情況可以確定。在軟土地區(qū)進行公路的地質(zhì)勘察的時候，應(yīng)該以十字板剪切、靜力觸探實驗的方式進行測試。

靜力觸探實驗對于地基的承載力、沉樁的阻力以及土壤的強度的分析，是通過將土壤的地質(zhì)特征和灌入阻力之間統(tǒng)計關(guān)系與定性關(guān)系相結(jié)合，從而實現(xiàn)力學(xué)的分層。近年來軟土地區(qū)的原位測試中靜力觸探實驗的方法已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，其效果比較好。對于原土的固結(jié)系數(shù)采用孔壓消散的方法能夠得到較好的確定，對于軟土變形及沉降的評價提供了所需要的測試指標(biāo)。測試過程中，對于靜力觸探孔深度的要求，必須達到軟土的地層土質(zhì)部分。靜力觸孔技術(shù)也可以作為技術(shù)孔和參數(shù)孔來進行地質(zhì)層次的劃分。如果將其作為參數(shù)孔，其主要作用就是印證與對照其力學(xué)以及其物理指標(biāo)和土層厚度，土名是否與實際相符合的作用，其位置應(yīng)該在鉆探孔的5 m 范圍之內(nèi);如果其作為技術(shù)孔，其設(shè)置的位置應(yīng)該在路線橫斷面與鉆孔之間形成的切線之上。能夠配合橫向的地質(zhì)斷面與縱向的鉆孔的劃清以及地層的分界范圍的距離是觸孔間距的最佳距離。

對于在自重應(yīng)力下或者是含水率已經(jīng)超出了液線范圍的情況下不能夠保持原樣的軟質(zhì)粘土，或者在檢驗室內(nèi)的抗剪力強度的實驗過程中其計算的穩(wěn)定性指標(biāo)符合要求，需要對現(xiàn)場的十字板進行剪切實驗，取得現(xiàn)場軟土的地質(zhì)靈敏以及不排水抗剪強度的資料。其設(shè)置的間距必須滿足每一個有代表性的地段的軟土層內(nèi)，均有兩組以上的完整現(xiàn)場的剪切數(shù)據(jù)。

2 新技術(shù)在高速公路軟土區(qū)域的勘察應(yīng)用

2.1 遙感技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的測繪填圖方式在水網(wǎng)密集、沼澤遍布、交通不便的軟土地區(qū)，不僅增加了勞動強度，降低了勘測效率，同時需要大量財力、人力以及物力的投入。然而遙感圖像的應(yīng)用能夠使得勞動條件得到改善、調(diào)查勘測效率也能得到提高，同時能夠降低勘測的費用。遙感圖像能夠在較大范圍識別軟土地區(qū)，同時在施工過程當(dāng)中，有利于最佳線路的選擇，從而縮短研究的周期，提高勘探的經(jīng)濟效益，有效的節(jié)約成本。

2.2 雷達勘測軟件的應(yīng)用

應(yīng)該按照高速公路主剖面的走向，以及高速公路的縱向分布進行雷達剖面的布設(shè)。同時還應(yīng)當(dāng)考慮軟土橫向路線的不均勻性，以及對于雷達探測資料的校核、印證、修正等，在典型區(qū)域內(nèi)應(yīng)該設(shè)立若干個橫剖面。通常情況來講，公路兩側(cè)的天然場地應(yīng)當(dāng)包含橫縱剖面的起點和終點，一般都垂直于高速公路的走向。對于較為復(fù)雜的地域可以加密勘測，也可以在天然場地中增加輔助剖面，從而滿足勘測的精度要求。

2.3 綜合技術(shù)的應(yīng)用

在高速公路地質(zhì)勘探物性特點的研究中，采用瞬態(tài)瑞利面的波法、地質(zhì)雷達的方法以及地震的折射法等進行相互組合的應(yīng)用，能夠?qū)τ谲浲练植挤秶?、區(qū)域以及規(guī)律得到較為理想的勘察結(jié)果。在勘察的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的勘探任務(wù)，進行不同的勘測方法的選取，可以進行多種方法的組合，從而對勘察精度達到最佳效果。通常情況下來講，對于軟土的總體分布的情況進行研究時，一般以探地雷達為主，以地震勘測法、電法等加以補充。對于厚薄變化因素進行考慮的工程，應(yīng)當(dāng)進行兩種及以上的物探方法組合。

3 建立高速公路軟土地質(zhì)勘察體系

3.1 嚴格把控勘察程序，嚴密勘察步驟，建立管理體系

(1)進場前擬定地質(zhì)勘察工作大綱，明確工作內(nèi)容和勘察方案，計算工作量，建立項目組織機構(gòu)和人員。

(2)編寫初步設(shè)計階段、施工圖設(shè)計階段的工程地質(zhì)勘察指導(dǎo)書，羅列勘察執(zhí)行的規(guī)范標(biāo)準、各專業(yè)勘察的重點、勘察方法的應(yīng)用。

(3)勘探過程中業(yè)主、監(jiān)理做好旁站記錄等工作，在重點地段可采用攝像手段保留原始數(shù)據(jù)，嚴格控制軟土地區(qū)的勘察質(zhì)量，為后續(xù)的設(shè)計提供強有力的保障。

(4)編制好報告后，連同原始資料一并由業(yè)主組織進行審查，并邀請有關(guān)專家進行現(xiàn)場調(diào)研，出具專家意見。

(5)根據(jù)項目設(shè)計進展和相關(guān)意見，及時進行補堪補測。

(6)工程完工后，根據(jù)審批部門的審批意見、施工中發(fā)現(xiàn)的問題等作為依據(jù)，由業(yè)主進行綜合評定打分，確定完成質(zhì)量的等級，實行獎優(yōu)罰劣制度。

3.2 因地制宜，多管齊下，確立組合勘察體系

對于不同的地質(zhì)條件以及技術(shù)要求進行勘察技術(shù)的組合，能夠使勘察效率提高，勘測成本得到降低，同時多種方式的比對分析，使得勘察結(jié)果能夠更加準確，同時有利于縮短勘測周期，以及提高工程的質(zhì)量。單純的勘測技術(shù)都有著自身的缺點，如果單純的采用某一技術(shù)，不利于勘測結(jié)果的檢驗校正，同時軟土地區(qū)的地質(zhì)相對復(fù)雜，單一的技術(shù)無法滿足勘測的需要，因而建立健全高速公路軟土地質(zhì)勘察體系顯得十分的必要。在進行勘測的過程當(dāng)中，應(yīng)該結(jié)合前期調(diào)查的數(shù)據(jù)以及實地的環(huán)境對多種勘測方式進行有機的組合，切不可單純照搬以往經(jīng)驗。

4 結(jié)束語

我國對于軟土地區(qū)的勘察技術(shù)還不是十分的完善，因此應(yīng)當(dāng)一邊進行以往經(jīng)驗的總結(jié)，一邊借鑒先進國家的高新技術(shù)并與我國的國情相結(jié)合，選取相應(yīng)的勘測技術(shù)，建立完善的勘測體系，在提高勘測精度的同時，縮減勘測成本，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化，以保障高速公路設(shè)計、施工質(zhì)量為目標(biāo)，讓勘測體系更為精細化。

［1］雷劍.高速公路改擴建工程精細化管理關(guān)鍵問題研究［D］.長安大學(xué)，2011.

［2］尹利華，李海潮，張留俊.軟土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察體系研究［A］.中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、河北省人民政府，2012，(6).