淺談山區(qū)高速公路地質(zhì)勘察方法與實踐

劉義華

摘要：山區(qū)高速公路工程建設中，地質(zhì)勘察關系到整個工程的質(zhì)量和使用成效問題。在山區(qū)自然地質(zhì)條件復雜地段，常規(guī)的勘察手段難以有效探明沿線的不良地質(zhì)現(xiàn)象和特殊性軟土，因此在選線階段應盡量避繞不良地質(zhì)條件和特殊性巖土地段。文章以我院承擔的某高速公路一標段的地質(zhì)勘察工作為例，對山區(qū)高速公路地質(zhì)勘察的方法與實踐進行分析，供業(yè)內(nèi)同行參考。

關鍵詞：山區(qū)高速公路；地質(zhì)勘察；標段背景

中圖分類號：U414

文獻標識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)04-0045-02

一、某高速公路一標段背景與自然地質(zhì)條件概況

某高速公路一標段全長90.28km，是國家重點路網(wǎng)的組成部分，穿越山地丘陵區(qū)，自然地質(zhì)條件復雜。

1．地形地貌。沿線地貌單元可分為兩大類型：山地丘陵、河谷盆地(平原)，并以低山丘陵為主(約占85％)，山地丘陵位于粵桂邊界的云霧山脈部分，地形相對起伏大，地勢較為陡峻，屬山嶺重丘區(qū)。山體脊線總體走向為北東向，與路線大致垂直。盆地部位地形平緩地勢略有起伏，河流兩岸河漫灘與階地發(fā)育。

2．水文及氣候。路線區(qū)屬亞熱帶季風氣候。年平均氣溫20℃，1月平均氣溫13℃，7月平均氣溫28℃。年降雨量約1400mm，多集中于夏季、初秋。春旱、秋末的寒露風和局部的洪澇是主要自然災害。根據(jù)《中華人民共和國公路自然區(qū)劃圖》，本區(qū)屬于武夷南嶺山地過濕區(qū)(W6)。河流多發(fā)源于大云霧山脈及其余脈，略呈輻射狀，多直接或間接匯入西江，水力資源較豐富。

3．地層巖性。路線經(jīng)過區(qū)域揭露到的地層自老而新依次有寒武系、志留系、中一上泥盆統(tǒng)、白奎系和第四系；其巖性多變，包括片巖、千枚巖、板巖、炭質(zhì)板巖和礫巖、砂巖、粉砂巖、頁巖、泥巖及灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r，此外還有火山碎屑巖，巖漿巖體包括海西一印支期花崗巖和燕山期花崗巖類。對公路工程影響較大的巖層主要為中泥盆統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r、下石炭統(tǒng)灰?guī)r和煤系、部分上三疊統(tǒng)的泥巖和炭質(zhì)頁巖，以及較厚的第四系殘積土、沖積土。

4．地質(zhì)構(gòu)造。路線區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復雜，呈褶皺、斷層發(fā)育，構(gòu)造線主要為北東方向，與路線走向近于垂直，其次為北西和近東西方向。對工程影響較大的為斷裂破碎帶，在遙感圖像上表現(xiàn)為明顯的線性構(gòu)造特征，對地貌的控制明顯，常成為盆地與周邊山嶺之間的界線。其對工程影響主要表現(xiàn)在：使其附近巖石破碎，高邊坡的穩(wěn)定性變差，使隧道圍巖級別降低，自穩(wěn)能力差，且斷層帶附近多成為地下水的通道，容易造成隧道涌水和邊坡失穩(wěn)的誘發(fā)因素，若在灰?guī)r區(qū)則是產(chǎn)生巖溶的誘發(fā)因素。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造十分發(fā)育，特別是在志留系一寒武系變質(zhì)巖地區(qū)，褶皺構(gòu)造更為發(fā)育。并常見緊閉型和同斜倒轉(zhuǎn)背、向斜構(gòu)造，對工程影響主要表現(xiàn)在：使巖石破碎，褶皺軸部多成為地下水的通道，特別是對隧道工程及高邊坡的穩(wěn)定產(chǎn)生不良影響。

二、山區(qū)高速公路地質(zhì)勘察方法與手段

為了高質(zhì)量完成該項目的地質(zhì)勘察工作，爭創(chuàng)勘察設計典型示范工程，必須貫徹“經(jīng)濟、安全、環(huán)?！钡哪繕?。我院地質(zhì)技術人員在充分搜集與本工程相關的地質(zhì)資料的基礎上，專門制定了詳細的勘察方案。

1．運用GPS進行勘探點測量定位。全面運用GPS進行勘探點、地質(zhì)點測量定位，提高勘察定點的精度和效率，對部分不良地質(zhì)點先用GPS圈定大致范圍，為避繞或處理奠定基礎資料。

2．綜合應用RS(遙感)與GPS(全球定位系統(tǒng))技術，開展綜合工程地質(zhì)調(diào)繪。由于山區(qū)地形、地貌、地質(zhì)條件復雜多變，傳統(tǒng)的工程地質(zhì)調(diào)繪以外業(yè)工作為主要手段，效率低、時間長、成本大、局部的地質(zhì)點難以宏觀延伸，難以做到真正意義上的真體分析，且易受地形、植被、覆蓋層等的限制，一些地質(zhì)問題不易查清。工可階段要求在較短的工期限制時間內(nèi)，及時為路線比選提供可靠的宏觀工程地質(zhì)勘察資料。為如期完成生產(chǎn)任務，我院在實踐中應用RS與GPS相結(jié)合的技術進行綜合工程地質(zhì)調(diào)繪，取得了較好的效果。

遙感RS圖像具有宏觀性、真實性、全面性的特點。它提供了可靠的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)(地物)識別分析的依據(jù)，且能夠消除地形、植被、覆蓋層等的影響，通過讀圖分析，即可獲取豐富的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地層、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地震地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等方面的資料，為減少或避免項目實施階段發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)、特殊性巖土，為確保工程質(zhì)量、安全及降低工程造價打好基礎，也為工程地質(zhì)人員提供最直觀的調(diào)繪依據(jù)，并可據(jù)此對選線提出有價值的建議。在此基礎上再結(jié)合GPS技術進行綜合工程地質(zhì)調(diào)繪，利用全球定位系統(tǒng)GPS可進行現(xiàn)場全天候?qū)崟r、快速精確定位的特點，可大幅減少地面外業(yè)工作量，大大提高調(diào)繪的工效及質(zhì)量，實現(xiàn)有效縮短勘察周期以滿足限定工期的目標。

RS(遙感)與GPS(全球定位系統(tǒng))的綜合應用，使我院山區(qū)高速公路工程地質(zhì)調(diào)繪工作實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，具有較好的實用性和經(jīng)濟效益，值得在山區(qū)高速公路前期工作地質(zhì)選線中借鑒。

3．貫徹地質(zhì)選線原則。如何做好前期地質(zhì)選線和線路方案優(yōu)化對工程的成敗至關重要，而地質(zhì)遙感(RS)技術為前期地質(zhì)選線與路線方案優(yōu)化提供了直觀可視的成果資料，為“安全、環(huán)保”理念的貫徹落實奠定了基礎。某高速公路一標段由于認真貫徹地質(zhì)選線的原則，在項目前期合理采用了地質(zhì)遙感(RS)技術，為有效利用有利地質(zhì)條件、盡量避開不良地質(zhì)問題地段提供了依據(jù)，取得良好效果。該項目通過分析地質(zhì)遙感(RS)圖像，掌握了沿線地質(zhì)構(gòu)造帶、斷層、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、地質(zhì)災害的分布及范圍等，據(jù)此優(yōu)選出了工程地質(zhì)條件好、地質(zhì)災害最少、工程建設對地質(zhì)環(huán)境的不利影響最小的路線走廊帶，真正貫徹了地質(zhì)選線的原則。實際工作中要求地質(zhì)技術人員應積極配合路線設計師做好地質(zhì)咨詢工作，沿初步擬定的路線位進行全線踏勘，對重點工點進行地質(zhì)調(diào)查測繪，得出初擬線位沿線的基本工程地質(zhì)情況后及時評估路線方案的可行性，對發(fā)現(xiàn)有重大不良地質(zhì)現(xiàn)象地段或預測工后會出現(xiàn)難以治理的地質(zhì)災害地段要及時向線路設計師反饋信息，以便盡快調(diào)整路線線位。對于重大的地質(zhì)災害應以防為主，以治為輔，能避當避，實在無法繞避的要考慮工程措施的可能性與可靠性，盡量在路線的平縱面優(yōu)化上下功夫(采用分離式路基、用橋隧構(gòu)造物通過、從滑坡體上部通過、半路半橋等)，避免高填深挖，以減少對自然地質(zhì)環(huán)境的破壞，提高工程措施的可靠性和安全度。

三、高速公路地質(zhì)勘察實踐經(jīng)驗探討

1．重視針對性綜合物探的應用。物探法的選用應明確要探明的對象的物性差異條件是否明顯，只有存在明顯的物性差異才能使用物探方法。此外，還要采用有針對性的物探手段。如對深埋隧道，若采用常用的地震法，對微風化界面以下如存在軟弱帶是無法穿透的；可控源大地音頻電磁測深法則可探明隧道圍巖洞身范圍的軟弱帶或充水情況；其他物探方法的選用也應以物性差異為選用方法的首

要條件。

2．正確認識物探法可節(jié)省費用的誤區(qū)。物探法的作用體現(xiàn)在：它也是地質(zhì)勘察的一種手段，它可與其他勘察方法相互驗證并更有針對性地指導下階段的勘察工作。實際上，常規(guī)地質(zhì)鉆探是以點帶(線)面的，帶有按正常地質(zhì)變化規(guī)律推斷地質(zhì)成果的傾向，當?shù)刭|(zhì)條件發(fā)生突變時，鉆孔就成為一孔之見了，據(jù)其揭露地質(zhì)情況作出的推斷就未必準確，這時就需要物探法來輔助探明。物探法具有能夠探明線面的特點。它能克服地質(zhì)鉆孔一孔之見的弊端，采用適當?shù)奈锾椒椒?，就能及時發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)隱患，防止工程項目到實施階段才暴露地質(zhì)隱患，到那時就需要投入巨資去處理了。物探法可節(jié)省費用體現(xiàn)在因勘察手段不全面(未采用物探法輔助)、未能及時查明影響路線安全的重大地質(zhì)隱患而造成事后巨大的處理費用，而非物探法本身能節(jié)省勘察費用。

3．重視勘察環(huán)節(jié)銜接，減少工作量的浪費。作為爭創(chuàng)典型勘察設計示范項目的山區(qū)高速公路勘察工程，本項目采用的勘察方法和勘察手段較齊全，各種手段方法一環(huán)扣一環(huán)，逐步深入，相互印證，針對性較強。為了克服工程項目由于勘察周期短，各種勘察手段、方法要基本平行作業(yè)，對難以避免各種方法及手段之間的相互指導印證出現(xiàn)脫節(jié)，甚至造成浪費部分勘察工作量的現(xiàn)象，必須十分重視勘察工作的施工組織，要給勘察工作預留合理的工作周期，以便各種勘察手段、方法進行互補，減少不必要的鉆探工作量。綜合勘探是山區(qū)高速公路勘察要跳出平原微丘的勘察理念，單一的地質(zhì)鉆孔和原位測試手段已不適合山區(qū)高速公路勘察，實踐中特別是要注重前期工作階段的地質(zhì)遙感(Rs)，并要注意隨著勘察階段的深入，做好相應比例尺的地質(zhì)填圖調(diào)繪工作，這兩項工作對各階段勘察手段、方法的選用有著直接的指導作用，且直接影響工程勘察成本。

四、結(jié)語

在復雜的自然地質(zhì)條件下，山區(qū)高速公路勘察將面臨著許多前所未有的技術問題，有待不斷總結(jié)經(jīng)驗并研究攻關。作為地質(zhì)勘察專業(yè)工作者，要把工作重點放在“經(jīng)濟、安全、環(huán)保”方面，即在前期工作階段，采用先進的勘察手段，盡最大可能讓路線避繞不良地質(zhì)地段(如滑坡、崩塌、巖溶塌陷等)和特殊性巖土(煤系、膨脹土、軟土等)，從而最大限度減少因地質(zhì)問題而產(chǎn)生的安全隱患，減少因解決地質(zhì)問題而增加的投入、保證盡量少地破壞原有自然生態(tài)環(huán)境，使新建的高速公路建設運行在安全、環(huán)保的工程地質(zhì)環(huán)境中。