第十一講 路基工程、橋梁工程地質(zhì)問題1144（42補(bǔ)）

第八章公路工程地質(zhì)問題

工程建筑與工程地質(zhì)條件(地質(zhì)環(huán)境)相互作用、相互制約而引起的，對建筑本身的順利施工和正常運(yùn)行或?qū)χ車h(huán)境可能產(chǎn)生的影響的地質(zhì)問題稱為工程地質(zhì)問題。第一節(jié)路基工程地質(zhì)問題

路基所出現(xiàn)的各種軟化、變形和整體失穩(wěn)一般稱為路基病害。路基病害常與特殊的工程地質(zhì)條件有關(guān)，其實(shí)質(zhì)是路基工程地質(zhì)問題。一、路基不均勻變形路基不均勻變形以路基沉陷變形較為常見，但也包括鼓脹變形。除路基施工碾壓不夠外，特殊的工程地質(zhì)條件常是主要原因。軟土、濕陷性黃土、多年凍土、巖溶空洞和地下礦山采空區(qū)等分布區(qū)域的路基常出現(xiàn)路基沉陷變形，在鹽漬土和膨脹土分布地區(qū)的路基則出現(xiàn)不均勻鼓脹變形。路基不均勻變形

1、軟土路基沉陷軟土具有強(qiáng)度低、壓縮性高、含水量大和透水性小等不利的工程性質(zhì)。在軟土上修筑公路時，經(jīng)常遇到軟土地基壓縮變形和地基剪切破壞帶來路堤過大沉陷和破壞兩大工程問題。

軟土地基處理方法一般有換填法，拋石擠泥法，反壓護(hù)道法，砂墊層法，預(yù)壓、沙井或袋裝沙井、擠密沙樁、塑料板等排水法，石灰、水泥或化學(xué)藥劑加固法等。

軟土路基沉陷軟土地基處理2、黃土地基沉陷黃土路基常出現(xiàn)路堤下沉、坡面沖刷、邊坡滑塌和滑坡、沖溝侵蝕路基等工程病害。特別是濕陷性黃土浸水后結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著的附加下沉，工程病害更是經(jīng)常發(fā)生而且強(qiáng)烈。3、多年凍土路基變形由于修筑公路破壞了多年凍土的水熱平衡狀態(tài)，吸熱大于散熱，多年凍土逐漸融化，引起路基基底發(fā)生不均勻沉陷，或由于水分向路基上部集聚而引起凍脹、翻漿。另外，路基下的冰丘、冰錐和季節(jié)活動層的凍融作用往往會使路基鼓脹，引起路基、路面的開裂與變形；當(dāng)冰丘、冰錐溶解后，路基又發(fā)生不均勻沉陷。青藏公路多年凍土路基變形4、膨脹土路基變形膨脹土因特殊的工程性質(zhì)對工程建筑產(chǎn)生多種危害，而且變形破壞具有反復(fù)性。膨脹土地區(qū)，房屋建筑常普遍出現(xiàn)開裂變形；路面常出現(xiàn)大范圍、大幅度的隨季節(jié)變化的波浪變形；路基常病害有不均勻鼓脹和沉陷，沿路肩部位的縱裂和坍肩，在路塹邊坡和路堤邊坡的剝落、沖蝕、溜塌、坍滑和滑坡。病害的產(chǎn)生必須具備兩個基本條件：一是土具有脹縮特性；二是水的滲入。因此，控制填土的性質(zhì)或改善土的脹縮性，減小路基、路面水的滲入，是防治膨脹土道路病害的重要手段。5、鹽漬土路基變形

影響路基鹽脹的主要因素有土質(zhì)、含鹽類型、含鹽量、土的含水量、土體密度、溫度及其變化過程等。空隙較小的粘性土和空隙較大的砂性土不利于水和鹽分的遷移，對鹽脹不利。一般來講，鹽脹最為強(qiáng)烈的土為粉性土。各種鹽類中，以硫酸鹽的脹縮最為明顯，其中又以Na2SO4最強(qiáng)烈，氯鹽和碳酸鹽類的脹縮性較小。6、巖溶和采空區(qū)路基沉陷巖溶地區(qū)路基的主要工程地質(zhì)問題有：由于地下洞穴頂板的坍塌，引起位于其上的路基及其附屬構(gòu)造無發(fā)生坍塌、下沉或開列；由于地下巖溶水的活動，或因地面水的消水洞穴阻塞，導(dǎo)致路基基底冒水、水淹路基、水沖路基以及隧道涌水等病害。地下礦山采空區(qū)塌陷常造成地面大范圍沉陷，給位于其上的公路帶來路基路面變形和破壞。二、邊坡工程地質(zhì)問題

邊坡受巖性、構(gòu)造等地質(zhì)條件和風(fēng)化、水的滲入和沖刷等自然地質(zhì)作用以及人工開挖等工程活動的影響，常出現(xiàn)坡面變形和整體失穩(wěn)破壞二類工程病害。在山區(qū)高等級公路建設(shè)中高大邊坡大量出現(xiàn)，因此邊坡工程地質(zhì)問題會愈來愈嚴(yán)重，破壞和造成的損失也會更加嚴(yán)重。（一）坡面變形坡面變形：指路塹（或路堤）邊坡坡面的局部破壞，包括風(fēng)化剝落、落石、沖刷和表層滑塌等類型。剝落：指巖質(zhì)路塹邊坡巖體在風(fēng)化作用及地表各種地質(zhì)營力作用下，巖體表層破裂成小不等的巖屑，滾落在坡腳下就地堆積。坡面沖刷：雨水順坡面流動時將松散的顆粒帶走，而在坡面上沖刷出一條帶狀小紋溝。表層滑塌：由于邊坡上有地下水出露，形成點(diǎn)狀或帶狀濕地，產(chǎn)生的坡面表層滑塌現(xiàn)象。這類破壞由雨水浸濕、沖刷也能產(chǎn)生。表層滑塌

（二）整體失穩(wěn)

整體失穩(wěn)是指邊坡的整體塌滑和滑坡。塌滑時邊坡上部或頂部地面下沉、出現(xiàn)多條拉張裂縫，邊坡中、下部向外鼓脹，顯示出邊坡整體滑動和破壞的征兆。公路路塹邊坡失穩(wěn)公路路堤邊坡失穩(wěn)第二節(jié)橋梁工程地質(zhì)問題在橋梁施工、運(yùn)營時遇到的問題：√有的將墩、臺設(shè)在滑坡上，基坑開挖時引起滑坡復(fù)活，而使已建成的墩、臺錯位；√有的墩、臺建在巖溶洞穴上，致使墩、臺傾斜無法使用。一、橋位選擇的工程地質(zhì)問題

橋梁位置的選擇應(yīng)該綜合考慮線路方向、選線設(shè)計(jì)技術(shù)要求、城鄉(xiāng)建設(shè)、交通水利設(shè)施的要求和地形、地質(zhì)條件等多方面因素。一般，中、小橋位置由線路條件決定，特大橋或大橋則往往先選好橋位，然后再統(tǒng)一考慮線路條件。必須十分重視橋位地段的地質(zhì)、地貌特征和河流水文特征。

1、橋位應(yīng)選擇在岸坡穩(wěn)定、地基條件良好、無不良地質(zhì)現(xiàn)象的地段；盡可能避開大斷裂帶。

2、最理想的橋位應(yīng)選擇在水流集中、河床穩(wěn)定、河道順直、坡降均勻、河谷較窄的地段，橋梁的軸線與河流方向垂直。

3、選擇橋位時，避開那些有河床變遷，巨大河灣、活動砂洲的不良地段。還要大致判定河谷內(nèi)覆蓋層的厚薄、基巖埋藏深淺，以便合理選定橋位。（一）山區(qū)河流橋位條件

山區(qū)河流多在山巒起伏的深澗峽谷中流動，其特點(diǎn)是坡降大，水流急，河谷較深，河床中常有基巖裸露，或由巨礫、粗砂沉積覆蓋，覆蓋層一般較平原河流薄。山區(qū)河流的水文特征：洪水暴漲暴落，洪峰次數(shù)頻繁，持續(xù)時間短，流量及水位變化幅度較大。2010-07-07洪水沖毀泰寧城區(qū)主橋梁

選擇山區(qū)河流橋位時，考慮如下幾個原則

1.橋渡線盡可能選在河道順直、水流通暢地段，避免在河彎、砂洲，河心孤石突起及河道急劇展寬等河段通過。2.橋渡線宜選在河槽較窄的峽谷段通過，并應(yīng)同時考慮施工方法與施工場地的布置問題。當(dāng)由于峽谷段水深流急，一跨不成，必須在河中建墩時，為避免基礎(chǔ)施工困難，也可在開闊段通過。3.橋渡線應(yīng)避免在兩河交匯或支流匯入主流的河口段通過，避免兩河洪水漲落時間不同，沖淤變化復(fù)雜，影響建筑物的安全。4．橋頭及其引線應(yīng)避開滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生場所。

（二）山前區(qū)寬河橋位條件

1.上游狹窄河段河流強(qiáng)烈下切，兩岸陡立，河床縱坡大，流速也大，河床穩(wěn)定。此處橋長最短，橋位最易確定，橋位布置也較簡單，橋下凈空高，河灘路堤最短?；A(chǔ)工程簡單，防護(hù)工程少，是良好的橋位。

2.下游收縮河段

一般大河流隨地形條件匯成一股或數(shù)股河道，水流平穩(wěn)，河床穩(wěn)定，在這里建橋也是較好的橋址。

3.中游擴(kuò)散河段此處水流經(jīng)常變化，沖淤次數(shù)較多。在此布置橋位，對孔徑的大小，橋梁凈空及導(dǎo)流建筑物設(shè)置等問題均難以解決。應(yīng)盡可能避開在此河段上建橋。圖8-5山前寬河根據(jù)河段特點(diǎn)，布橋時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）上游狹窄河段應(yīng)采用一河一橋的原則。（2）中游擴(kuò)散河段一般應(yīng)順應(yīng)水流的自然趨勢，采取一河多橋原則。在顯著的支岔上分別設(shè)橋。但在水流比較集中，泛濫范圍不寬，設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)流建筑物能保證橋渡安全時，也可考慮一河一橋的原則。（3）下游收縮河段應(yīng)分別在各穩(wěn)定的河道上建橋。不宜改河合并，以保證橋梁安全。（三）平原區(qū)河流橋位條件

平原區(qū)河流，河床擺動較大，而且有的河段穩(wěn)定，有的河段仍不斷變化。

1.在平原區(qū)河流穩(wěn)定河段，橋位應(yīng)選在河道順直、河床深槽地段，橋梁中線宜與河流兩岸垂直。

2.在平原區(qū)河流次穩(wěn)定河段，則要注意河床的天然演變。一般橋位可選在河灣頂部中間部位跨越，不宜設(shè)在兩河灣間直線過渡段，以免河灣下移，引起橋下斜流沖刷，危及墩、臺安全。

3.對于平原區(qū)游蕩性河段，橋位宜選在有堅(jiān)固抗沖的岸壁或人工建筑物河堤等處。必要時采取導(dǎo)流措施保護(hù)橋渡安全。二、橋基勘測中的工程地質(zhì)問題1、勘測任務(wù):為橋梁墩臺設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料。2、勘測方法:在調(diào)查與測繪的基礎(chǔ)上進(jìn)行勘探工作。對于大、中橋，采用以鉆探為主，輔以物探和原位測試的方法。

3、提出的資料：①橋位處的河床地質(zhì)斷面（剖面）圖；②鉆孔柱狀斷面圖與鉆探記錄；③水、土和巖石的試驗(yàn)、化驗(yàn)資料。圖8-6橋位地質(zhì)斷面圖應(yīng)注意的主要問題：1、鉆孔布設(shè)（1）鉆孔一般布置在橋梁軸線或其兩側(cè)。（2）鉆孔數(shù)量取決于：設(shè)計(jì)階段；橋位地質(zhì)條件；擬采用的基礎(chǔ)類型。√初步勘察階段：當(dāng)工程地質(zhì)條件簡單時，中橋一般不應(yīng)少于2～3個，大橋一般不應(yīng)少于3～5個，特大橋一般不應(yīng)少于5～7個鉆孔；√詳細(xì)勘察階段：鉆孔數(shù)應(yīng)不少于墩臺數(shù)。2、鉆孔深度取決于河床地質(zhì)條件、基礎(chǔ)類型與深度及施工方法。

鉆孔的大概深度表8-13、操作要求大、中橋橋位地質(zhì)鉆探多是水上作業(yè)，安全問題尤為重要。為保證鉆探工作的質(zhì)量，鉆進(jìn)過程中要認(rèn)真