綜合勘察在張涿高速公路地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

摘要：運(yùn)用各種勘察手段和技術(shù)方法有效查明張涿高速公路的工程地質(zhì)條件，分析可能出現(xiàn)的巖土工程問(wèn)題，較為經(jīng)濟(jì)、全面、準(zhǔn)確的獲取沿線的地質(zhì)資料，為高速公路規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和正常使用提供可靠的地質(zhì)依據(jù)，利用有利的自然條件避開(kāi)或改造其不利因素，保證工程的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)合理和正常使用。為今后山區(qū)高速公路的地質(zhì)勘察提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：勘察手段；公路；地質(zhì)；應(yīng)用

張家口至涿州高速公路是河北省西北部及我國(guó)西北地區(qū)物資出海重要通道，為連接沿海與腹地的重要走廊。該項(xiàng)目的建設(shè)，緩解了北京過(guò)境交通壓力，解決西部車輛至京南、天津、冀中南的繞京通行問(wèn)題，帶動(dòng)張家口和保定地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。該高速公路地處太行山北部，屬典型的山區(qū)高速公路，受特殊地形的限制，全線橋隧工程比例為72%，路基工程多為深挖高填路基。若采用以往平原區(qū)以鉆探為主的單一勘察手段，工程地質(zhì)勘察難度巨大，而且難以滿足高速公路勘察技術(shù)成果的要求，為此在初勘和詳勘兩個(gè)階段通過(guò)采用地質(zhì)調(diào)繪、勘探及試驗(yàn)等綜合勘察手段，克服了復(fù)雜地形、復(fù)雜地質(zhì)等諸多困難的影響和制約，為編制施工圖設(shè)計(jì)文件，提供了詳實(shí)、完整的地質(zhì)資料，取得了很好的勘察效果。

1工程地質(zhì)調(diào)繪

勘察區(qū)地處太行山山脈北部，地形復(fù)雜，地勢(shì)險(xiǎn)峻，地貌單元多，初勘階段，通過(guò)1：2000比例尺工程地質(zhì)調(diào)繪，首先宏觀上查明了推薦線線及比較線的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、特殊性巖土及不良地質(zhì)；其次對(duì)全線各個(gè)方案的隧道、橋梁和深挖路塹進(jìn)行了同比例尺的地質(zhì)調(diào)繪，并對(duì)隧道進(jìn)出口、大橋橋臺(tái)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了定性評(píng)價(jià)。工程地質(zhì)調(diào)繪在初勘階段為路線方案的選擇提供了重要的地質(zhì)依據(jù)，最終的路線方案盡可能的避繞了不良地質(zhì)。詳勘階段，對(duì)優(yōu)化后的路線方案、新增的大中型構(gòu)造物及新發(fā)現(xiàn)的不良地質(zhì)和特殊性巖土進(jìn)行補(bǔ)充工程地質(zhì)調(diào)繪，完善、核實(shí)、修改了初勘地質(zhì)調(diào)繪資料，對(duì)于露頭較好，地層界限明顯，地形陡峭，鉆機(jī)難以就位的個(gè)別橋臺(tái)，實(shí)測(cè)記錄橋臺(tái)剖面地層巖性、狀態(tài)，代替鉆孔資料，既滿足了設(shè)計(jì)要求，也提高了勘察速度。

2 勘探

勘探是公路工程地質(zhì)勘察中獲取地質(zhì)資料的重要手段，張涿高速地質(zhì)勘探工作是在工程地質(zhì)調(diào)繪的基礎(chǔ)上進(jìn)行，充分利用調(diào)查資料，根據(jù)規(guī)范要求，在不同勘察階段，合理布置勘探點(diǎn)，減少不必要的工作量；同時(shí)利用調(diào)查資料，分析勘探成果，根據(jù)不同勘察項(xiàng)目對(duì)勘探精度和準(zhǔn)確度的要求及各種勘探方法的適用條件，全線選擇了物探，鉆探和挖探等多種方法。

2.1 物探

物探優(yōu)點(diǎn)是效率高、成本低、儀器和工具比較輕便，對(duì)地形條件適應(yīng)性強(qiáng)。針對(duì)張涿高速隧道布設(shè)密集，且隧道所處區(qū)域地形復(fù)雜、地表覆蓋土石界面不清特點(diǎn)，采用地震折射波法針對(duì)小隧道，在地形允許的條件下，地震折射測(cè)線盡可能連續(xù)布設(shè)；針對(duì)特長(zhǎng)隧道及長(zhǎng)隧道，僅在進(jìn)出口段、埡口處布設(shè)地震折射測(cè)線。地震折射波共完成剖面21條，剖面總長(zhǎng)6760m，通過(guò)上述物探手段，對(duì)判定沿線隧址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、土石界面及巖石風(fēng)化殼厚度，調(diào)整隧道的埋深，確定不同層位巖土的彈性波速，進(jìn)行圍巖工程地質(zhì)分類提供了依據(jù)。

2.2 鉆探

鉆探在工程地質(zhì)勘察中是廣泛采用的一種最重要的勘探手段，通過(guò)其獲得了深部地層的可靠資料，主要用于對(duì)沿線橋梁、隧道等構(gòu)造物的勘探，同時(shí)采取巖土的試樣，獲得巖土的物理力學(xué)指標(biāo)，該項(xiàng)目共使用XY-100型鉆機(jī)和XY-150型鉆機(jī)30余臺(tái)，以回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為主，沖擊鉆進(jìn)為輔，共完成鉆孔274個(gè)，總進(jìn)尺8760m，采取土試樣76件，巖石試樣239組，完成原位測(cè)試621次。根據(jù)不同的勘察階段，鉆孔布設(shè)滿足《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》JTG C20-2011的規(guī)定，在詳勘階段橋梁沿橋軸布設(shè)鉆孔，原則上每墩布孔，地層較復(fù)雜的橋位處應(yīng)增加橫向鉆孔，孔深視孔跨、地層結(jié)構(gòu)和填挖方厚度鉆20～60m，隧道工程在初勘的基礎(chǔ)上，對(duì)疑似點(diǎn)、異常點(diǎn)、重點(diǎn)點(diǎn)補(bǔ)充鉆探，鉆探深度一般達(dá)到隧道底板設(shè)計(jì)標(biāo)高以下5～8m。所有鉆孔均按技術(shù)性鉆孔取樣，各類巖土的巖芯采取率均達(dá)到規(guī)范要求，通過(guò)大量的鉆探，查明了全線深部地層情況，為各類構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)提供了準(zhǔn)確的資料，同時(shí)提供了隧道圍巖分類的巖石物理力學(xué)指標(biāo)，另外也為全線地下水的判斷和量測(cè)，水試樣的采取及孔內(nèi)聲波測(cè)試創(chuàng)造了條件。

2.3 挖探

挖探最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠直觀的觀察地層結(jié)構(gòu)和采取原狀土樣，但是勘探深度有限，在對(duì)全線Q3濕陷性黃土勘察時(shí)，初、詳勘兩個(gè)階段采用挖探共布設(shè)探井8個(gè)，深度2～6m，人工采取土樣，樣品規(guī)格為200mm×200mm，取樣間距1.0m，通過(guò)挖探采取的Ⅰ級(jí)原狀土試樣，滿足了室內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)要求，為全線濕陷性黃土的勘察評(píng)價(jià)提供了可靠的依據(jù)。

3 試驗(yàn)

試驗(yàn)是地質(zhì)勘察的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)巖土的工程性質(zhì)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)必不可少的方法，本項(xiàng)目勘察以室內(nèi)試驗(yàn)為主，原位測(cè)試為輔，通過(guò)針對(duì)性的試驗(yàn)工作，為勘察報(bào)告的編寫提供詳實(shí)的巖土物理力學(xué)指標(biāo)，為全線不同地層的地基容許承載力和樁側(cè)極限摩阻力的確定提供了依據(jù)。

3.1 室內(nèi)試驗(yàn)

室內(nèi)試驗(yàn)包括巖土試樣的常規(guī)試驗(yàn)和強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)全線構(gòu)造物鉆探、挖探所采取的所有巖土試樣根據(jù)巖性的不同均做了相應(yīng)的常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目，獲取了天然含水量、天然容重、孔隙比、液限、塑限、塑性指數(shù)、液性指數(shù)等物理性質(zhì)指標(biāo)和壓縮、直剪等力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)；對(duì)于鉆孔采取的新鮮巖樣，橋梁天然地基做天然單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，隧道圍巖做飽和單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；對(duì)采取的地下水和地表水做水質(zhì)分析試驗(yàn)，判定場(chǎng)地水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性，以備構(gòu)造物基礎(chǔ)材料的防腐處理。

3.2 原位測(cè)試

原位測(cè)試試驗(yàn)包括標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和動(dòng)力觸探試驗(yàn)，其中對(duì)砂類土、粉土和黏性土鉆探時(shí)，按深度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)，判定砂土密實(shí)度，估算土的強(qiáng)度和變形指標(biāo)，評(píng)價(jià)砂土的地震液化；對(duì)于碎石類土及強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化的巖石鉆探時(shí)，按深度進(jìn)行了動(dòng)力觸探試驗(yàn)，根據(jù)錘擊數(shù)，評(píng)定了碎石的密實(shí)度和巖石的風(fēng)化界面，確定土、巖石的承載力。

4結(jié)語(yǔ)

在張涿高速公路地質(zhì)勘察中，根據(jù)不同勘察手段的適用范圍和條件，針對(duì)性的采用了工程地質(zhì)調(diào)繪，勘探及試驗(yàn)等綜合勘察方法，節(jié)省了大量人力、物力和時(shí)間，提高了工作質(zhì)量，取得了很好的勘察效果，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，山區(qū)高速公路建設(shè)的不斷增加，地形、地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜，單一的勘察方法有局限性，建議今后在山區(qū)高速公路勘察中應(yīng)采用多種勘察手段，充分利用現(xiàn)代科技、先進(jìn)設(shè)備，多種方法相互結(jié)合，相互驗(yàn)證，獲得準(zhǔn)確的結(jié)論。為設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)資料，初勘階段應(yīng)加大工程地質(zhì)調(diào)繪和物探的工作量，為地質(zhì)選線提供依據(jù)；而詳勘階段應(yīng)以勘探和試驗(yàn)工作為主，為施工圖的設(shè)計(jì)提供詳實(shí)的地質(zhì)資料。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：馬壯（1983—），男，大學(xué)本科，工程師，主要從事公路地質(zhì)勘察工作。