山區(qū)高速公路建設(shè)地質(zhì)概述_工程管理

1、山區(qū)高速公路建設(shè)地質(zhì)概述 本文論述了山區(qū)高速大路建設(shè)各階段應(yīng)重視的地質(zhì)工作，提出了勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等不同階段的地質(zhì)工作重點(diǎn)，分析了目前在山區(qū)高速大路建設(shè)各階段地質(zhì)工作中存在的主要問題，并對山區(qū)高速大路地質(zhì)科技進(jìn)展前景進(jìn)行了展望。1 概述由于國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展和路網(wǎng)完善的需求，高速大路逐步進(jìn)入山區(qū)。高速大路由于其線形指標(biāo)高，工程艱難，投資巨大，對自然環(huán)境的破壞也特別嚴(yán)峻。隨著環(huán)境愛護(hù)理念的日益深化人心，對于山區(qū)高速大路的勘察設(shè)計(jì)、施工運(yùn)營等方面的環(huán)保要求也越來越高。山區(qū)大路環(huán)境載體主要是自然環(huán)境，也是地質(zhì)環(huán)境。山區(qū)一般地形地質(zhì)條件簡單，地質(zhì)環(huán)境脆弱，地質(zhì)災(zāi)難多發(fā)，高速大路的建設(shè)不行避開的要切坡、

2、填溝、打洞(隧道)，對地質(zhì)環(huán)境造成嚴(yán)峻破壞，處理不好還會誘發(fā)和加劇各種地質(zhì)災(zāi)難，增加大路建設(shè)投資，影響工期，甚至給運(yùn)營階段帶來嚴(yán)峻的平安隱患。因此山區(qū)高速大路的環(huán)保主要是地質(zhì)環(huán)境的愛護(hù)和地質(zhì)災(zāi)難的防治。要建設(shè)一條兼顧交通、環(huán)保、生態(tài)等方面要求的高標(biāo)準(zhǔn)的山區(qū)高速大路，應(yīng)當(dāng)重視和加強(qiáng)地質(zhì)工作。地質(zhì)工作應(yīng)貫穿于設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營的全過程。對地質(zhì)現(xiàn)象和規(guī)律的熟悉(巖土工程勘察工作)是由面到線、由線到點(diǎn)、由表及里、由粗到細(xì)、由宏觀到微觀，逐步深化的，依據(jù)不同階段應(yīng)實(shí)行不同的方法和手段。2 勘察設(shè)計(jì)階段地質(zhì)條件是客觀存在的，山區(qū)高速大路在自然地質(zhì)環(huán)境中穿行，并對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行改造，應(yīng)當(dāng)熟悉地質(zhì)規(guī)律，敬重地質(zhì)規(guī)

3、律，在設(shè)計(jì)中充分考慮地質(zhì)因素，遵循地質(zhì)原則，從源頭上盡量削減山區(qū)高速大路對自然環(huán)境的破壞，并且為施工和運(yùn)營供應(yīng)良好的條件。2.1工可階段貫徹地質(zhì)選線的原則山區(qū)大路地質(zhì)選線主要受到地形和不良地質(zhì)現(xiàn)象的制約，主要的不良地質(zhì)現(xiàn)象有滑坡、泥石流、巖崩、巖溶、巖堆(坡積層)、脆弱土、膨脹土、濕陷性黃土、凍土、水害、采空區(qū)以及強(qiáng)震區(qū)(高地應(yīng)力)等。本階段應(yīng)盡可能具體地收集區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)、巖石地層、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，利用遙感資料(衛(wèi)片和航片)，編制中比例尺(1：5萬或1：10萬)工程地質(zhì)圖和地質(zhì)災(zāi)難(不良地質(zhì)現(xiàn)象)分布圖，圖上標(biāo)注大的地質(zhì)構(gòu)造(主要是斷層)、重大的地質(zhì)病害體，

4、分析區(qū)域性的地質(zhì)災(zāi)難發(fā)生條件，進(jìn)行初步的地質(zhì)災(zāi)難評估，協(xié)作路線方案設(shè)計(jì)，進(jìn)行必要的現(xiàn)場踏勘和重點(diǎn)路段的調(diào)查，反復(fù)對比，優(yōu)選出工程地質(zhì)條件最好、地質(zhì)災(zāi)難最少、工程建設(shè)對地質(zhì)環(huán)境的不利影響最小的路線走廊帶，真正貫徹地質(zhì)選線的原則。對于滑坡、倒塌、巖堆、泥石流、巖溶、軟土、泥沼等嚴(yán)峻不良地質(zhì)地段和沙漠、多年凍土等特別地區(qū)，一般狀況下路線應(yīng)設(shè)法繞避。2.2初設(shè)階段突出重大地質(zhì)病害對路線方案的制約確定路線方案前應(yīng)對沿線地質(zhì)構(gòu)造帶、斷層、巖石的層理狀況、地質(zhì)病害的分布及范圍等，通過對遙感地質(zhì)判釋資料以及不同勘測階段的勘探、調(diào)查資料的分析，討論路線通過方案并不斷優(yōu)化。對地質(zhì)較為簡單地段還應(yīng)留意在設(shè)線后誘發(fā)并

5、加劇地質(zhì)病害的可能性，謹(jǐn)慎的確定路線的線位和實(shí)行的工程措施。地質(zhì)技術(shù)人員應(yīng)協(xié)作路線設(shè)計(jì)師作好地質(zhì)詢問工作，可以沿初步擬定的路線線位，進(jìn)行全線踏勘，對重點(diǎn)工點(diǎn)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，得出初擬線位沿線的基本工程地質(zhì)狀況，評估路線方案的可行性，發(fā)覺重大不良地質(zhì)地段或猜測工后會消失難以治理的地質(zhì)病害的路段要準(zhǔn)時反饋信息，以便盡快調(diào)整路線線位?；敬_定路線方案后，準(zhǔn)時托付有資質(zhì)的單位進(jìn)行建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)難危急性評估工作，并進(jìn)行大比例尺(1：1萬)的地質(zhì)遙感解譯及地質(zhì)災(zāi)難調(diào)查和工程地質(zhì)調(diào)繪工作，編制1：1萬工程地質(zhì)圖和路線區(qū)域地質(zhì)病害現(xiàn)狀圖。圖件的重點(diǎn)是地質(zhì)災(zāi)難和重要工點(diǎn)的工程地質(zhì)條件，要有針對性，要突出重點(diǎn)，不行以

6、拿1：5萬地質(zhì)圖放大?，F(xiàn)在托付地質(zhì)部門做的圖件，有些不能稱為工程地質(zhì)圖，只能稱為基本地質(zhì)圖(工程地質(zhì)分區(qū)太籠統(tǒng)、工程地質(zhì)條件的論述太簡略)。地質(zhì)災(zāi)難評估工作不能夠代替1：1萬工程地質(zhì)圖的編制，但二者可結(jié)合進(jìn)行，以節(jié)省時間和經(jīng)費(fèi)。許多地質(zhì)災(zāi)難(滑坡、泥石流等)由于植被掩蓋、后期人工改造以及觀看角度和范圍有限等緣由，在現(xiàn)場難以推斷。通過遙感資料(如航片)可以從宏觀上觀看全貌，合理的解譯，有利于對此類不良地質(zhì)體的正確熟悉。當(dāng)工作中發(fā)覺仍有重大的地質(zhì)病害存在或有潛在的重大地質(zhì)病害時，必需準(zhǔn)時調(diào)整線位。對于重大的地質(zhì)病害應(yīng)盡量繞避，實(shí)在無法繞避的要考慮工程措施的可能性與牢靠性，盡量在路線的平縱面優(yōu)化上下

7、功夫(采納分別式路基、用橋隧構(gòu)造物通過、從滑坡體上部通過 、半路半橋等)，避開高填深挖，以削減對地質(zhì)環(huán)境的破壞，提高工程措施的牢靠性和平安度。對地質(zhì)病害應(yīng)以防為主，以治為輔，能避當(dāng)避，即使增加工程造價(jià)也是值得的。以安徽省徽杭高速大路為例，該路全長約80km，有四分之三路段位于山區(qū)，由于勘測時間較早，對山區(qū)高速大路特點(diǎn)熟悉不足，以投資為主要掌握因素，其中有一半左右的路段基本沿區(qū)域性的三陽斷裂帶布設(shè)。受構(gòu)造影響，巖體風(fēng)化破裂嚴(yán)峻，并且沿線分布有雄村滑坡、朱村滑坡等規(guī)模較大的不良地質(zhì)體。施工開挖后，消失大量的不穩(wěn)定邊坡，甚至誘發(fā)了部分滑坡。對于部分地質(zhì)病害路段準(zhǔn)時調(diào)整線位，進(jìn)行了避讓，而更多的病害段

8、只能實(shí)行治理措施，結(jié)果造價(jià)大幅攀升，嚴(yán)峻影響了工期，并且治理效果也難以猜測。必要時應(yīng)增加技術(shù)設(shè)計(jì)階段，對重大地質(zhì)病害路段進(jìn)行深化勘察，確定路線可行性。2.3施工圖設(shè)計(jì)階段詳查工點(diǎn)地質(zhì)條件通過初步設(shè)計(jì)階段的各種地質(zhì)工作，已經(jīng)基本查明路沿線的地質(zhì)條件，但是工作深度和廣度還不夠。本階段應(yīng)詳查工點(diǎn)地質(zhì)(橋位、隧道、深路塹、高填路堤、陡坡路堤、支擋構(gòu)造物)，進(jìn)行重要工點(diǎn)1：2000地質(zhì)測繪。采納調(diào)查、測繪、槽探、坑探、鉆探、物探等綜合勘察手段。查明場地巖土體組成、性質(zhì)、分布以及風(fēng)化層、不良地質(zhì)、特別性巖土等工程地質(zhì)條件在路線縱橫方向的變化。以前對于橋位和隧道等構(gòu)造物工點(diǎn)地質(zhì)勘察較為重視，但是對于深路塹和

9、陡路堤、斜坡路堤、支擋構(gòu)造物等路基方面的工點(diǎn)也必需加強(qiáng)勘察，特殊是高邊坡和不良地質(zhì)體的勘察和猜測。另外對于筑路材料料場和棄土場的勘察肯定要重視，以前山區(qū)大路曾消失過取土、棄土場所不合理，亂挖亂棄，破壞環(huán)境，導(dǎo)致水土流失的事例。除了具體的地質(zhì)勘察工作之外，還要貫徹綜合設(shè)計(jì)原則，在路線設(shè)計(jì)的各個階段，對工程地質(zhì)條件要有充分的了解，保證路線方案的科學(xué)性。對地質(zhì)資料要充分利用，橋位、隧道、路線各有一套地質(zhì)資料，但彼此常常脫節(jié)。比如當(dāng)橋隧相連時，隧道勘察發(fā)覺有不良地質(zhì)現(xiàn)象，橋梁設(shè)計(jì)人員卻不知道，還把橋臺置于其上。因此加強(qiáng)各專業(yè)之間的溝通溝通，相互學(xué)習(xí)。從事路線、隧道、橋梁設(shè)計(jì)的人員要盡量多地把握一些基本

10、的地質(zhì)學(xué)問，以有利于對地質(zhì)資料的合理使用。3 施工階段遵循信息化施工、補(bǔ)充勘察、動態(tài)設(shè)計(jì)原則由于地質(zhì)條件的簡單性和勘察周期的制約，有些簡單場地(巖溶、破裂帶、巖性縱橫向差異大的地區(qū))或地形困難場地(陡坡、魚塘等)在設(shè)計(jì)階段難以布置充分的勘察工作量，無法查清場地具體工程地質(zhì)條件。在施工期間，可以進(jìn)行補(bǔ)充勘察，如對巖溶發(fā)育區(qū)或巖性差異大的場地逐樁鉆探，對原進(jìn)場困難場地通過施工便道進(jìn)場鉆探。施工中發(fā)覺新的地質(zhì)問題也要補(bǔ)充勘察。應(yīng)當(dāng)把施工期間的勘察工作視作設(shè)計(jì)期間勘察工作的重要補(bǔ)充。另外本階段應(yīng)遵循信息化施工(施工中監(jiān)測)、動態(tài)設(shè)計(jì)的原則。隧道的超前預(yù)報(bào)、邊坡的動態(tài)監(jiān)測都是施工階段必需要進(jìn)行的工作。施

11、工單位肯定要配備過硬的地質(zhì)技術(shù)人員，準(zhǔn)時發(fā)覺問題，不要等到地質(zhì)病害已經(jīng)發(fā)生才去治理，要有前瞻性、預(yù)見性，發(fā)覺邊坡、隧道等有失穩(wěn)的趨勢之后要馬上反饋業(yè)主和設(shè)計(jì)單位，并準(zhǔn)時實(shí)行合適的加固措施，避開邊坡、隧洞大面積失穩(wěn)。應(yīng)當(dāng)熟悉到，設(shè)計(jì)階段的勘察工作對地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)規(guī)律的熟悉往往是不全面的，甚至是錯誤的，據(jù)此進(jìn)行的設(shè)計(jì)只能稱為預(yù)設(shè)計(jì)。在邊坡或隧道斷面開挖以后，許多問題才會發(fā)覺，此時應(yīng)有巖土工程技術(shù)人員在現(xiàn)場，對比原有的勘察設(shè)計(jì)方案，發(fā)覺新的問題之后通過合理工序準(zhǔn)時調(diào)整設(shè)計(jì)方案。等到問題已經(jīng)發(fā)生才去實(shí)行措施，既多花了錢，又耽擱了工期。目前施工單位的巖土工程技術(shù)人員也是極為缺乏的，有時由于不合理的施工方

12、法導(dǎo)致或加劇了地質(zhì)病害的發(fā)生和進(jìn)展(如在破裂巖體上放大炮、自下而上開挖邊坡等)施工期間的巖土工程監(jiān)理工作目前還較為薄弱的，有豐富理論學(xué)問和實(shí)踐閱歷的巖土監(jiān)理工程師極為缺乏，使施工期間的地質(zhì)病害預(yù)防工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。4 運(yùn)營階段加強(qiáng)敏感點(diǎn)監(jiān)測山區(qū)高速大路運(yùn)營期間也要高度重視地質(zhì)工作。由于有些地質(zhì)災(zāi)難的發(fā)生是一個長期的過程，應(yīng)力釋放或邊坡的蠕變有些需要長達(dá)幾年乃至十幾年的時間，一次性治理有時并不能保證長治久安。因此對于一些在施工中消失病害的路段或重要工點(diǎn)要建立數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行變形、位移和地下水的動態(tài)監(jiān)測，定期巡查，建立防災(zāi)和預(yù)警系統(tǒng)，在雨季或洪水季節(jié)要加強(qiáng)對敏感點(diǎn)的監(jiān)測。通過長期觀測記錄，還可以更深

13、化的熟悉地質(zhì)規(guī)律，分析地質(zhì)病害的發(fā)生進(jìn)展機(jī)理，猜測進(jìn)展趨勢，發(fā)覺有不利的趨勢要準(zhǔn)時實(shí)行措施。5 山 區(qū)大路建設(shè)地質(zhì)工作中存在的問題5.1前期階段工可階段對地質(zhì)工作不夠重視，地質(zhì)遙感工作不做或精度不夠，不能夠貫徹地質(zhì)選線的原則，導(dǎo)致選定的路線走廊帶中地質(zhì)病害多，處理難度大，給后期工作帶來極大難度。初步設(shè)計(jì)階段，由于路線方案調(diào)整較大，而工期緊急，因此許多勘察工作量作廢，路線地質(zhì)精度不夠，部分工點(diǎn)缺少地質(zhì)資料，給設(shè)計(jì)工作帶來隱患，也使得施工圖設(shè)計(jì)階段路線方案有時發(fā)生較大調(diào)整。施工圖設(shè)計(jì)階段不做或漏做重要工點(diǎn)的1：2000地質(zhì)測繪，或雖做了但精度不夠;對一些地質(zhì)病害討論不深，導(dǎo)致對一些重要工點(diǎn)的勘察深

14、度不夠;對于路線地質(zhì)調(diào)查深度不夠，導(dǎo)致一些地質(zhì)敏感點(diǎn)遺漏，在施工中消失地質(zhì)病害。構(gòu)造物勘察相對較細(xì)，而路基方面的勘察則往往較粗略。目前的山區(qū)大路工程勘察還存在很多有待改進(jìn)的地方。由于現(xiàn)在許多項(xiàng)目的勘察設(shè)計(jì)工期都特別緊急，如何在很短的時間內(nèi)達(dá)到盡可能高的勘察精度，的確是一個難題。為搶時間，現(xiàn)在地質(zhì)勘察工作很大一部格外委出去，全線人員設(shè)備上了許多，但在施工中仍會暴露出許多地質(zhì)問題。這一方面是由于地質(zhì)現(xiàn)象的隱藏性和地質(zhì)科學(xué)的簡單性，難以全面深化地熟悉地質(zhì)現(xiàn)象，另一方面也是由于從事巖土工程的技術(shù)人員本身力量有限所致。巖土工程在肯定程度上屬于閱歷學(xué)科，技術(shù)人員的閱歷特別重要。外委的勘察單位肯定要過硬，對

15、于其供應(yīng)的地質(zhì)資料要進(jìn)行審核，去偽存真，對于不能夠滿意規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的堅(jiān)決返工。在其外業(yè)和內(nèi)業(yè)階段要進(jìn)行監(jiān)督，多溝通。外行業(yè)的地勘隊(duì)伍往往對大路工程的特點(diǎn)及大路勘察規(guī)范了解不夠，不能夠有針對性的進(jìn)行勘察，資料常常不能滿意設(shè)計(jì)要求。另外由于工期緊，技術(shù)預(yù)備不足，勘察手段不合理，常常導(dǎo)致勘察深度不足，如隧道勘探未采納雙管單動鉆進(jìn)，無法推斷RQD，鉆探工藝和技術(shù)不過硬，巖石取心率低，鉆孔水文地質(zhì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不足，對邊坡勘察無法推斷滑動面，無法取得可信的各種力學(xué)參數(shù)，物探手段與其他勘探手段的相互校核精度不夠等，甚至有個別單位編造資料應(yīng)付設(shè)計(jì)。所以不僅要看投入了?嗌偃肆锪掛賜度肴嗽奔際跛健耙導(dǎo)寄芎橢耙檔賴濾

16、刂嗜綰危舛目輩旆槳甘欠窈俠恚緣刂氏窒蟮娜鮮妒欠窨蒲T謔導(dǎo)校捎詡際躒嗽彼講尾畈黃耄;岢魷執(zhí)砼小械刂什南窒蟆R虼思憂抗費(fèi)彝涼檀右等嗽鋇募際跛絞欠淺=羝鵲氖慮欏?BR 5.2施工階段地質(zhì)技術(shù)力氣薄弱，巖土工程監(jiān)測和監(jiān)理不力，施工工序和方法不對，導(dǎo)致地質(zhì)病害的加劇，甚至誘發(fā)地質(zhì)病害。對工程地質(zhì)特點(diǎn)熟悉不足，不能夠準(zhǔn)時猜測和反饋地質(zhì)病害，只能被動地等待地質(zhì)病害的發(fā)生。5.3運(yùn)營階段地質(zhì)工作目前還基本上是空白，無法保證山區(qū)高速大路的平安順暢。6 正確熟悉地質(zhì)工作的重要性和特別性由于巖土體的組成物質(zhì)差異，更重要的是在巖土體內(nèi)部分布有大量的不連續(xù)界面，把完整的巖土體分割成很多塊體，總體為非均質(zhì)體，在應(yīng)力的傳遞

17、上特別簡單，因此巖土工程屬于非線性科學(xué)。現(xiàn)有的巖石力學(xué)、土力學(xué)、巖體力學(xué)等均難以精確的描述巖土體實(shí)際的力學(xué)本構(gòu)關(guān)系。地質(zhì)災(zāi)難的發(fā)生除了其本身的因素外，還受到很多外界的因素影響，非常簡單。因此，對于巖土工程的分析計(jì)算只能是半定量的，在很大程度上受分析者閱歷的制約。對于已經(jīng)存在的滑坡、倒塌、泥石流等地質(zhì)病害，其周界相對清晰，各種勘察設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范較完備，熟悉起來相對簡單。最難的是對于現(xiàn)狀穩(wěn)定的高邊坡，猜測其人工開挖后的穩(wěn)定性。對于其地質(zhì)構(gòu)造的分析，地質(zhì)-力學(xué)模型的建立，穩(wěn)定計(jì)算分析都非常困難?？辈焐疃入y以保證，穩(wěn)定性計(jì)算方法不夠科學(xué)，邊坡設(shè)計(jì)時也有其不合理之處，如一般都只給出最終的邊坡坡率和邊界，各

18、種邊坡加固設(shè)計(jì)也是針對最終邊坡的，各種分析計(jì)算也是以最終邊坡為約束條件的。這樣即使地質(zhì)條件清晰，分析計(jì)算合理，設(shè)計(jì)穩(wěn)妥，施工嚴(yán)格遵循規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，也往往會消失難以預(yù)料的地質(zhì)病害。其中一個重要緣由是未對開挖過程中的各種邊坡條件進(jìn)行分析計(jì)算，雖然按最終邊坡條件計(jì)算是穩(wěn)定的，但不能夠保證任意開挖條件下邊坡都是穩(wěn)定的。因此對于從事邊坡設(shè)計(jì)的巖土工程師而言，應(yīng)當(dāng)對于邊坡開挖過程中的多種掌握性斷面穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，供應(yīng)合理的開挖步驟和各種穩(wěn)定的開挖斷面，并對不穩(wěn)定的中間邊坡提出臨時性的工程加固措施，以保證邊坡的穩(wěn)定開挖。7 展望技術(shù)進(jìn)步是山區(qū)高速大路勝利修筑的重要保證?，F(xiàn)在采納三維數(shù)模，可以很快的得出路線平縱面模型，任意切割縱橫斷面，發(fā)覺問題之后可以很快的調(diào)整線位并重新進(jìn)行分析，大大提高了工作效率。相 信隨著3S技術(shù)的進(jìn)展，今后三維數(shù)模會和三維地學(xué)模型、巖土工程專家分析系統(tǒng)結(jié)合起來，對于重要工點(diǎn)通過現(xiàn)場地質(zhì)工作，建立地質(zhì)-力學(xué)模型，通過專家分析系統(tǒng)，可以任意模擬邊坡開挖后的