城市道路拓寬工程中巖土勘查技術的應用分析

葉建兵

（安徽六安工程勘察院，安徽六安 237010）

0 引言

由于我國的城市道路建設要求愈來愈高，部分地形不能直接施工，因此需要在不同的條件下靈活使用不同的巖土勘查技術，這就對施工人員的專業(yè)水準有了較高的要求。本文著重分析在道路拓寬工程中遇到施工問題時如何使用相應的巖土勘查技術，并介紹其應用效果，對復雜地形下的巖土勘查技術給予指導性的意見。

1 工程實例

本次工程實例是銀雀路（隱賢路-劉慶路）的道路拓寬改造工程。該工程的主要地點位于六安開發(fā)區(qū)，南起隱賢路，北至劉慶路，路基全長約980m。在道路兩側設計一條污水管道，管道全長約607m。根據(jù)設計方案，使用明挖施工的方法，深度不超過8m。因此本次工程施工的巖土勘查項目需要將道路沿線各個地段的地形、地貌特征等均記錄在案，劃分出足夠完整的地貌結構，并將道路沿線各處路段的所有地質(zhì)結構、巖土類型、地質(zhì)分類及其分布一一標注在圖紙上，根據(jù)圖紙為工程施工團隊提供設計方案與施工時所需的各個地質(zhì)參數(shù)?？辈熘兴姷叵滤饕獮椋孩賹铀靥钔粒ǜ餐粒┖廷趯臃圪|(zhì)黏土淺部中賦存的上層滯水及④層中粗砂中微承壓水，③層黏土含水總體較微弱，可視為相對隔水層。上層滯水水位動態(tài)變化主要受大氣降水等因素影響，水量較小，勘察期間測得鉆孔水位埋深0.40～4.30m，據(jù)調(diào)查，地下水年變幅0.5～1.0m。承壓水補給來源為上層滯水下滲和淠河河水，勘察時水位標高在26～28m，年變幅2～3m，水量豐富。場地水和土受干濕交替作用影響，環(huán)境類型為Ⅱ類。

據(jù)六安市水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)資料綜合分析，判定本場地地下水及地下水位以上、以下的土對混凝土和鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕，對鋼結構具弱腐蝕。

施工時若出現(xiàn)不良地質(zhì)反應，還需要提供該段地質(zhì)結構的成因、類型、性質(zhì)以及空間分布，標注該段地質(zhì)結構施工后可能會發(fā)生的地質(zhì)危害，并提出相應的整治措施。如果有條件，還需要將道路沿線所有地段的地下水路線以及埋藏條件全部繪制在圖表上，探明近年內(nèi)的水位變化，探究該路段地表水、地下水對路基穩(wěn)定性的影響，并根據(jù)場地、路基的穩(wěn)定性及地震效應提出具體道路拓寬工程方案。根據(jù)勘察的任務和要求，共布置40 個鉆孔，其中鉆探孔9 個、取土孔9個、標貫孔17 個、標貫+取土孔5 個，完成鉆探總進尺439.50m。ZK12～ZK20 段為水泥路老路基，這9 個孔兼作路基檢測孔，用以探明原有路基層基本情況。采取原狀土物理力學試驗樣15 組，進行標準貫入試驗72次。

2 巖土勘查技術

從當前的巖土勘查實際情況分析，槽探勘查技術應用的范圍較廣，也是比較常見的勘查技術，鉆探工作中應用該技術可以充分地了解該區(qū)域內(nèi)的巖土性質(zhì)條件，但是也存在著一定的局限性，所以需要慎重選擇。在某些工程中，對于地質(zhì)條件的了解，尤其是巖土性質(zhì)參數(shù)，為了能夠提升勘查結果的準確性，就需要深入勘探內(nèi)部的結構，直接對該區(qū)域的巖石進行取樣和分析，從而可以保證勘探工作的精確度和全面性，真實掌握當?shù)氐膸r土地層條件。對于勘查中的浮土層，在應用槽探勘查施工中主要通過人工挖掘方式來完成，若遇到硬度較高的巖層結構，可以通過機械鉆進或者爆破的方式來進行，在技術人員的指導下選擇施工方式，可以保證勘查工作順利進行，結果也更加的真實和準確。

3 應用研究

3.1 沿途地質(zhì)測繪在城市道路拓寬工程中的應用

沿途地質(zhì)測繪的主要內(nèi)容就是對于城市道路各路段地質(zhì)現(xiàn)象的測量，尤其是需要著重分析一些較為復雜的路段內(nèi)道路地質(zhì)的性質(zhì)及分布情況，包括該路段地質(zhì)結構的成因。在沿途地質(zhì)測繪的過程中可以發(fā)現(xiàn)，該路段屬于淠河二級階地，道路的地形起伏較小，各勘察部位的高程約為37～40m，相對高差為1.98m。在對地貌特點詳細分析之后，可以通過該路段的地基土組成以及巖性結構分析其地質(zhì)分布特征。通過在道路兩側布設的40 個鉆探孔以及標注的詳細信息發(fā)現(xiàn)，在該路段的鉆探范圍內(nèi)，將地質(zhì)結構巖層自上而下分為4 層，分別是素填土、粉質(zhì)黏土、黏土以及中粗砂，各土質(zhì)層級的詳細數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 工程地質(zhì)層劃分Table 1.Engineering geological layer division

本次施工不僅需要做好地質(zhì)勘測工作，還需要就地繪制地質(zhì)結構圖，在圖紙上標注地基土工程地質(zhì)特征評價的基礎參數(shù)，具體評價如表2所示。

表2 地基土工程地質(zhì)特征Table 2.Engineering geological characteristics of foundation soil

通過上述的工程地質(zhì)測繪，制定準確度較高的巖土地質(zhì)勘察項目，并對城市道路拓寬工程中的測繪結果加強分析，提升沿途地質(zhì)測繪工作的質(zhì)量成果。

3.2 勘探技術在城市道路拓寬工程中的應用

勘探技術主要是將物理探查技術、鉆探技術、坑洞探查技術等多種不同的巖土勘察技術相結合，通過收集分析不同的土體資料，深入探索該路段應該使用的施工方法。在其過程中，需要對該路段的路基沿線進行詳細的分析與總結。銀雀路（隱賢路-劉慶路）路基沿線ZK1～ZK12 段屬于素填土，需要經(jīng)過壓實處理才能正常施工，工程性質(zhì)良好；ZK12～ZK20 段屬于水泥路面，舊的路基沒有經(jīng)過大面積的沉陷或坍落現(xiàn)象，因此可以稍做處理，并直接改建成為道路的持力層。除水泥路外還有位于道路兩側的耕植土，該層土壤不能直接作為持力層，需要全部清除，然后根據(jù)當?shù)芈范蔚穆坊x擇素填土或粉質(zhì)黏土作為土壤的持力層。各路段需要有不同的基坑支護參數(shù)，如表3所示。

表3 基坑支護參數(shù)Table 3.Parameters of foundation pit support

在道路施工的過程中，一般需要根據(jù)不同的地質(zhì)土層進行開挖，且基坑的坡率允許值分別根據(jù)土層的不同而變化。素填土、粉質(zhì)黏土、黏土的比例分別為1:1.50、1:1.25、1:1.00。因地下水中的上層滯水水流量較小，可以采用明面排水的地下水維護方案。對于物理探查分析方法而言，尤其注意的就是這些數(shù)據(jù)需要根據(jù)多種不同的解釋得到。而鉆探技術可以通過基坑探測技術間接得到。對于該路面的地質(zhì)土層也有著不同的挖掘方案。在較為復雜的路面上，不同的巖土勘察技術有著不同的鮮明特征，如果處于施工技術較為復雜的路面，這種復雜的地質(zhì)特征更需要嚴密的勘查技術來支撐，對于該路段的工程地質(zhì)情況需要非常精準的數(shù)據(jù)。如果在區(qū)域資料不完全的條件下，需要根據(jù)該路段的水文資料、工程資料以及地質(zhì)資料分別制定較為完整的巖土資料，并將特殊路段的空白區(qū)補全，這些補全的路段需要根據(jù)特定的比例精度在誤差較大的地區(qū)填補。尤其是在經(jīng)過一些隧道地區(qū)的勘測過程中，需要嚴格按照勘測標準來測量。如果沒有達到預期標準，則可以通過計量基坑以及挖掘洞穴等方式測量地下水位的完整性，并在結合巖土工程實例的基礎上設置基礎參數(shù)，標明洞穴兩側以及洞穴高度的基礎數(shù)據(jù)。

一般情況下，復雜的地形需要更加準確的勘查技術，且耗費大量的人力物力去彌補衛(wèi)星地圖所不能勘查的空缺地段。同時，還需要一定的機械設備來進行復雜地貌的角度及方位測量，有一些較為完整的地質(zhì)土壤，還需要標注清楚該地段的土壤形態(tài)、深度以及土壤密度等。并將這些詳細數(shù)據(jù)的準確定位參數(shù)，填補在地圖中。如果工程施工團隊因為一些浪費導致財政緊張，還可以通過一些路段的土壤地質(zhì)現(xiàn)狀推測出該路段的具體地質(zhì)情況，這就需要避免盲目探測，并根據(jù)復雜的地形綜合分析與判斷。

3.3 原位測試技術在城市道路拓寬工程中的應用

巖土勘察技術中的原位測試技術主要包含兩種類型，分別是定量方法與半定量方法。其中，定量方法主要應用于已經(jīng)成型的工程施工中，是對于已經(jīng)確定好施工方法的工程項目的檢測與驗證，為了得到更好的使用方法，對其在原位中進行物理勘察。而半定量方法則是通過以上原位測量技術進行某一特定的條件測試，并得到相應的實驗結果。需要詳細規(guī)定原位測試試驗的幾個標準步驟是：

（1）標準貫入試驗。這類試驗主要通過擁有特定知識結構的人與鉆機相互配合，通過特定的工程步驟，實現(xiàn)在鉆探施工中的深入挖掘。在這個過程中，需要專業(yè)人士具備一定的巖土層鉆探技術，詳細了解在鉆機的壓力下巖土層會產(chǎn)生的種種變化，并借助一定的規(guī)律分布結果，控制各個施工區(qū)域內(nèi)部的巖土物理系數(shù)，為后期的水土結構分類制定采取率更大的力學指標。除此以外，還需要將所有標準系數(shù)，如起始位置、終點位置、土體厚度、摩擦角、巖石裂縫等均詳細記錄下來，以保證計算結果的準確性。

（2）巖土靜力荷載試驗。這類試驗主要是在探究巖土物理系數(shù)的過程中進行。通過具備專業(yè)知識的測試人員將巖土的物理性質(zhì)全部記錄下來，再測試地下某個深度部位的承載力，然后通過特定的計算步驟，得到巖土的專業(yè)模量數(shù)據(jù)，最后將承壓板的變化參數(shù)容納在內(nèi)，實現(xiàn)對整個巖土靜力荷載的測量。

（3）圓錐動力觸探試驗。這類試驗是必須通過施工儀器來進行的，并且可以非手動操作，只在調(diào)整參數(shù)后，由自動化的機器自主運行。在完成鉆探施工之后，能夠得到一定深度下的土體荷載系數(shù)，然后通過10cm的錘擊數(shù)量分析，計算出該路段內(nèi)的土體承載力，并分析出具體的路面安全性。

（4）靜力觸探試驗。這一類實驗的使用范圍十分廣泛，在整個巖土勘察過程中，都可以使用該實驗測量巖土參數(shù)。尤其是在涉及一些民居的周邊地區(qū)，通過該實驗可以得到該段路面施工之后對于民居的影響。如果在施工過程中沒有進行該試驗，很有可能造成民居的塌毀，進而造成人員及財產(chǎn)的損失。除此以外，還可以在孔口數(shù)目的測試中，分析該路段的巖體受力參數(shù)，確定路面密實度指數(shù)，進而得到單樁承載力指數(shù)的計算公式。該公式可以應用在該段路面的所有房屋建筑周邊地區(qū)的施工計算。

3.4 實驗室分析在城市道路拓寬工程中的應用

在城市的所有道路拓寬施工工序結束之后，還能夠根據(jù)實驗室內(nèi)對于整條道路的建模系統(tǒng)，綜合分析該段路面的安全系數(shù)。包括周邊房屋建筑的安全性、地下水坍塌指數(shù)、混凝土（水泥路面）的凝固性、花壇腐殖質(zhì)土壤的清除指數(shù)以及地下巖土滲透壓的變化情況。在計算機中添加一些已經(jīng)探明的參數(shù)，就能夠自動得到該段路面的建模分析。然后在其中輸入一些諸如降雨指標、降雪指標、溫度變化指標、臺風天氣、房屋施工、地震等人為或自然條件變化導致的參數(shù)變化，得到該段路面的安全性描述。除此以外，還需要根據(jù)該段路面的巖土分級指標，確定土壤物理系數(shù)、滲透壓系數(shù)、應力變化指數(shù)、以及建筑形變指數(shù)等路面施工的基礎參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)得到特定的公式數(shù)據(jù)。如果接下來還有其他類似地區(qū)進行該類城市路面拓寬工程，可以使用該段數(shù)據(jù)簡化施工前的準備工作。

4 結語

本文通過詳細分析沿途地質(zhì)測繪、勘探技術、原位測試技術以及實驗室分析在城市道路拓寬工程中的應用，對工程路段的巖土勘察技術應用效果及應用方法進行分析，為日后在更加復雜路段的勘察中提供參考依據(jù)。