高速公路地質(zhì)勘察中的問題及技術(shù)要點(diǎn)

文 / 云南新創(chuàng)新交通建設(shè)股份有限公司 董國震

引言

對于高速公路工程而言，尤其涉及到山區(qū)，其建設(shè)往往涉及到復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象，且?guī)r土性質(zhì)比較特殊，其中甚至可能存在較為突出的危害性。

譬如，滑坡崩塌、泥石流等，其不僅具有范圍廣的特點(diǎn)，同時(shí)還伴隨較強(qiáng)的破壞性，為工程施工帶來突出的不利影響。

此外，高速公路建設(shè)沿線的地形地勢變化一般也比較復(fù)雜，特別是在山區(qū)位置一般需要較為龐大的挖填方作業(yè)，導(dǎo)致深挖高填現(xiàn)象較為常見。

此外，水文地質(zhì)、巖土性質(zhì)的變異性也可能帶來較大的不利影響，使得路基性質(zhì)發(fā)生差異化，同時(shí)考慮到地面變化的不均勻性，填方高度也會(huì)出現(xiàn)一定的差異，因此在后續(xù)運(yùn)營環(huán)節(jié)中很容易引發(fā)不均勻沉降的問題，促進(jìn)地基失穩(wěn)的發(fā)生。在這樣的背景下，工程地質(zhì)勘察就顯得尤為重要，對于后續(xù)施工的順利開展具有顯著意義。

高速公路勘察常用方法

GPS 定位勘察點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS 定位已經(jīng)成為了工程勘察種常用的一類技術(shù)，其不僅能夠顯著提升勘察效率，同時(shí)還有助于改善不良地質(zhì)定位的精度，為后續(xù)選線建立可靠的基礎(chǔ)，進(jìn)而保障勘察工作的可靠性與科學(xué)性。

綜合運(yùn)用遙感技術(shù)

考慮到山區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜性，在開展勘察工作時(shí)不可避免地會(huì)受到植被、地形等條件的制約，因此在實(shí)際勘察中還存在較多的地質(zhì)問題。

在這樣的背景下，為了能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的勘察周期要求，減少對后續(xù)工作的進(jìn)度限制，可以借助遙感技術(shù)完成勘察的整體控制。值得注意的是，遙感技術(shù)具有突出的真實(shí)性及整體性，能夠?yàn)榧夹g(shù)人員提供全面、客觀的地形地貌，并準(zhǔn)確建立相應(yīng)的地質(zhì)信息網(wǎng)，減少外界影響因素的干擾。

此外，為了獲得更加立體的圖像數(shù)據(jù)來表征當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件及水文信息，可以廣泛借助先進(jìn)讀圖技術(shù)協(xié)助技術(shù)人員分析勘察結(jié)果，并盡可能規(guī)避可能存在的不良地質(zhì)影響，全面改善項(xiàng)目整體質(zhì)量。

重視選線環(huán)節(jié)

選線工作是高速公路工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是項(xiàng)目質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，其直接決定著工程后續(xù)的走向。在具體的項(xiàng)目中，遙感技術(shù)的引入，能夠建立起較為完備的勘察信息，指導(dǎo)技術(shù)人員落實(shí)工程設(shè)計(jì)理念。在對高速公路的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評估時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合勘察結(jié)果做出判斷，同時(shí)將潛在的風(fēng)險(xiǎn)反饋給選線人員，幫助其判定地質(zhì)災(zāi)害可能導(dǎo)致的不利后果，并以此為基礎(chǔ)做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

對于部分選線位置存在嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害的項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)在施工前做出全面的評估，并制定相應(yīng)的預(yù)防措施，不斷優(yōu)化其平縱面設(shè)計(jì)。

高速公路工程地質(zhì)勘察重點(diǎn)

勘察準(zhǔn)備工作

在正式開始勘察之前，技術(shù)人員首先應(yīng)當(dāng)完善資料收集，借助多種信息渠道獲得建設(shè)地的地質(zhì)信息，一般而言區(qū)域的地質(zhì)、水文可通過1：20 萬的地圖進(jìn)行標(biāo)注，并收集當(dāng)?shù)亟谔鞖?，基于已?jīng)完成的設(shè)計(jì)方案有針對性地采取相關(guān)數(shù)據(jù)，綜合做出地質(zhì)災(zāi)害評價(jià)。

此外，還應(yīng)確定當(dāng)?shù)氐卣鸢踩?，特別需要對滑坡、泥石流等常見災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，完善相應(yīng)的報(bào)告。在勘察報(bào)告完成后，一般可通過Aregis、Globamapper 等GIS 軟件進(jìn)一步進(jìn)行圖集的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，同時(shí)配準(zhǔn)僻，使其能夠滿足后續(xù)選線的實(shí)際使用。此外還需對圖中各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行排查，檢測其是否存在不良地質(zhì)條件及特殊結(jié)構(gòu)。

需要注意的是，山區(qū)公路的勘察應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的

勘察大綱指引，其不僅會(huì)對勘查工作的流程做出名確的要求，同時(shí)也有助于厘清各項(xiàng)勘察工作間的關(guān)系，大綱應(yīng)當(dāng)明確指出對各類地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)形式以及突發(fā)情況的應(yīng)對方案，充分利用已得到的資料信息，挖掘勘察工作可能需要面對的問題，并提出相應(yīng)的措施。

勘察外業(yè)工作

1.工程地質(zhì)調(diào)繪

工程地質(zhì)調(diào)繪是勘察工作的基礎(chǔ)，也是勘察質(zhì)量、成果的集中體現(xiàn)，同時(shí)還指導(dǎo)著選線工作的順利進(jìn)行。在初步確定當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)調(diào)繪信息后，不僅需要基于已有的資料展開分析，同時(shí)將應(yīng)當(dāng)結(jié)合遙感技術(shù)等其他勘察技術(shù)深化調(diào)繪信息。

基于目前我國山區(qū)公路工程的地質(zhì)調(diào)繪來看，其大多注重鉆探取芯而輕視調(diào)繪，甚至在有的項(xiàng)目中還選用1：20 萬的區(qū)域地質(zhì)資料作為調(diào)繪資料，導(dǎo)致其工程設(shè)計(jì)缺乏可靠、有效的參考，進(jìn)而使得走廊帶滑坡的影響未能得到充分考慮，為后續(xù)設(shè)計(jì)埋下不確定的風(fēng)險(xiǎn)。

所以，在開展地質(zhì)調(diào)繪時(shí)應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到其重要性，并借助具體時(shí)間啊來調(diào)查當(dāng)?shù)赝馏w的坡度、結(jié)構(gòu)、覆蓋層等基本參數(shù)。同時(shí)了解軟弱夾層等不利地質(zhì)因素，基于此評估結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。調(diào)查建設(shè)地可能存在的不良地質(zhì)及巖土性質(zhì)，掌握其對項(xiàng)目整體的影響。

此外，還需要了解地下水的分布情況，評估其對地基穩(wěn)定的不利影響，進(jìn)而形成對當(dāng)?shù)刈匀粭l件的整體認(rèn)識(shí)。在地質(zhì)調(diào)繪的實(shí)際工作中，一般可以選取單元邊界、斷層以及地下水出露點(diǎn)等作為調(diào)繪點(diǎn)。

2.活動(dòng)斷裂勘察

對于跨越地震動(dòng)峰值加速度為0．1～0．49 的地帶時(shí)，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化對強(qiáng)震帶的實(shí)測，這主要是為了確定當(dāng)?shù)厥欠翊嬖跀嗔?，并進(jìn)一步掌握了解其是否為全新式活動(dòng)的斷裂。

需要注意的是，對斷裂進(jìn)行判斷時(shí)，應(yīng)當(dāng)特別注意以下幾點(diǎn)情況：（1）系統(tǒng)更新后，第四系地層中存在斷裂或發(fā)生與斷裂相關(guān)的褶皺。（2）斷裂帶中含有侵入巖，其有著絕對的新年齡或現(xiàn)場有新地層或接觸烘烤劇烈。（3）可以將部分地質(zhì)作為佐證，常見的有串珠狀分布判斷為蘆葦層；線狀分布可判斷為泉水地；河流呈現(xiàn)出橫向遷移的趨勢；階地發(fā)育呈現(xiàn)出不對稱現(xiàn)象。

3.路基、邊坡勘察

不同于平原地區(qū)的工程建設(shè)，山區(qū)的地質(zhì)條件具有較為突出的復(fù)雜性，并常常伴隨著高填深挖路段。在勘察過程中，常常會(huì)面對軟弱夾層等結(jié)構(gòu)問題，而在對路基及邊坡的穩(wěn)定性評估時(shí)僅涉及到巖層的產(chǎn)狀分析，缺乏對結(jié)構(gòu)面整體的判斷，其勘察層次不足。而在邊坡開挖過程中，受到結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響很可能出現(xiàn)過大變形甚至失穩(wěn)。

對于土質(zhì)邊坡，不僅應(yīng)當(dāng)適應(yīng)勘察工作量的主要訴求，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)基于類比法，進(jìn)一步對邊坡自然坡角及其穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)研，結(jié)合土力學(xué)理論分析方法展開計(jì)算，并將其與定性分析結(jié)果進(jìn)行比對，綜合判斷設(shè)計(jì)方案及指標(biāo)選擇的合理性。

4.大、中橋勘察

山區(qū)公路大多需要涉及到跨越山河的設(shè)計(jì)內(nèi)容，所以一般需要在山谷、河流兩側(cè)的陡坡位置設(shè)置橋墩。但在實(shí)際工程中，當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件可能無法滿足橋墩設(shè)置要求，這也就會(huì)導(dǎo)致橋墩基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降甚至出現(xiàn)滑移，對于部分設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)倪€會(huì)產(chǎn)生斷裂。這一問題的發(fā)生主要是由于設(shè)計(jì)人員考慮到鉆孔工作量大，而盲目認(rèn)定建設(shè)區(qū)域內(nèi)的工程地質(zhì)滿足建設(shè)需求導(dǎo)致的，由此，就未能對邊坡形成準(zhǔn)確、客觀的認(rèn)識(shí)，有的勘察工作雖然涉及到了邊坡穩(wěn)定的分析，但將其變?yōu)槟K化工作，缺乏針對性。

對于有些跨越山谷、河流的項(xiàng)目而言，機(jī)械、設(shè)備難以及時(shí)進(jìn)場，導(dǎo)致調(diào)繪開展困難，使得勘察結(jié)果不夠全面。

在這樣的背景下，就需要內(nèi)業(yè)、外業(yè)人員能夠做好協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，加強(qiáng)交流合作，能夠?qū)辈旖Y(jié)果進(jìn)行有效核對，同時(shí)借助遙感解譯來緩解進(jìn)場困難的問題，提升地質(zhì)調(diào)研的綜合性。

5.隧道勘察

山區(qū)的地形特點(diǎn)也就導(dǎo)致隧道工程是公路建設(shè)的重中之重，且需要克服高度差帶來的問題，這就導(dǎo)致進(jìn)場困難、施工條件差等問題。

同時(shí)，隧道工程對于勘察而言的意義十分重大，因此在鉆孔勘察時(shí)應(yīng)當(dāng)秉承“物探先行、鉆探驗(yàn)證、綜合分析”的基本原則，合理確定地層分界線、斷層等，并將其作為鉆孔點(diǎn)位，以此來改善勘察的針對性，在節(jié)省勘察成本的同時(shí)提升其全面性。

勘察內(nèi)業(yè)工作要點(diǎn)

內(nèi)業(yè)工作的重點(diǎn)在于基于外業(yè)工作結(jié)果，整合為文字、圖表等方式來做出更為明確清晰的展示，同時(shí)對室內(nèi)試驗(yàn)及原位測試數(shù)據(jù)做出相應(yīng)分析，結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)經(jīng)驗(yàn)，合理配置各項(xiàng)指標(biāo)。此外，還應(yīng)嚴(yán)密審核分析資料，提升檢測結(jié)果的科學(xué)性及可靠性。

結(jié)語

近些年，公路工程建設(shè)的快速發(fā)展為我國經(jīng)濟(jì)、文化等領(lǐng)域起到了推動(dòng)作用，使其維度不斷拓展，尤其是山區(qū)高速公路的建設(shè)逐步成為了一項(xiàng)重要內(nèi)容。但山區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜性也對工程勘察工作提出了更高的要求，特別是邊坡穩(wěn)定性、路堤變形等威脅著項(xiàng)目的安全性、經(jīng)濟(jì)性及適用性。本文從山區(qū)公路建設(shè)的主要特點(diǎn)出發(fā)，分別從勘察準(zhǔn)備、內(nèi)外業(yè)工作等層面展開分析，探究地質(zhì)勘察的要點(diǎn)，以期能夠?yàn)槲覈A(chǔ)工程建設(shè)奠定有力基礎(chǔ)。