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摘要:公路是陆地交通运输的干线之一,作为既是线性建筑物,又是表层建筑物的公路和桥梁,往往要穿越许多地质条件复杂的地区和不同的地貌单元。所以,为了确保公路工程的安全性,就必须对公路工程沿线的地质进行详细的勘察。本文对公路工程地质勘察的主要方法和步骤进行了详细的论述,以供广大同仁交流探讨。
关键词:公路工程地质勘察;方法;步骤
引 言:公路工程的地质勘察,就是运用工程地质的理论和各种技术手段,实行调查、研究公路要穿越地带的工程地质条件、为公路选线、设计、施工和使用提供经济合理而又正确完整的工程地质资料。同时公路工程地质勘测直接关系到路基、桥隧的安全,应引起高度重视。
1 公路工程地质勘察的主要方法
1.1 工程地质测绘
一般采用沿程测绘的方法,其测绘宽度一般包括中线两侧各200 m、300m。对于专门目的或地质条件的重点工程地段,应进行大面积工程地质测绘,这时的测绘线布置常采用路线穿越法和顺层追索法。而观测点的布置必须选在具有代表性的地质现象的天然露头、人工露头处。目前在公路桥梁测绘中应用最多的测绘技术是应用航片和卫片测绘。航片的应用主要是运用室内光学仪器编制地形图,或者通过地质专业判译编绘工程地质图。而测绘技术中效果比较好应是卫片测绘技术,其优点主要是卫片拍摄地面范围大;反映宏观形态特征较清楚、解释效果比较好;卫片中包含的信息量大,可根据色调和形态特征,能够解决工程地质测绘中的很多问题。
目前公路勘察中可利用卫星遥感影像信息资料对项目区的地形地貌、地层岩性、地质构造、不良地质与特殊性岩土等进行圈定、判释,为路方案选择、线位展布提供宏观资料。在此基础上利用1:5 万和1:1 万线位地形图为底图,进行实地工程地质调绘、验证,对路线通过地带及重点构造物场地进行全面的工程地质分析研究,编绘 1:5 万和 1:1 万综合工程地质图。
1.2工程地质勘探
勘探是工程地质勘察的重要方法,是获取深部地质资料必不可少的手段。能提供設计所需的技术参数,在桥隧、涵洞、不良地质处理中应用广泛。在进行地质勘探时,应充分利用地面调查测绘资料,合理布置勘探点,认真分析勘探成果,避免不必要的工作;公路工程地质勘探方法主要有挖探、钻探、地球物理勘探(简称物探)几种。
(1)挖探
挖探是工程地质勘探中最常用的一种方法,可分为坑探和槽探。它就是用人工或机械方式进行挖掘坑、槽,以便直接观察岩土层的天然状态以及各地层之间接触关系等地质结构,并能取出接近实际的原状结构土样,该方法的特点是地质人员可以直接观察地质结构细节,准确可靠,且可不受限制地取得原状结构试样,因此对研究风化带、软弱夹层、断层破碎带有重要的作用,常用于了解覆盖层的厚度和特征。
(2)简易钻探
简易钻探是公路工程地质勘探中经常采用的方法。具有工具轻,体积小,操作方便,进尺较快,劳动强度小等优点。但缺点是:不能采取原状土样或不能取样,在密实或坚硬的地层内不易钻进或不能使用。“麻花钻”是在公路工程中常见的简易钻探方法。
(3)钻探
在工程地质勘测工作中,钻探是广泛采用的一种最重要的勘探手段,它可获得深部地层的可靠地质资料。钻探按钻进方法分有回转、冲击、振动和冲洗四种。在公路工程地质勘测中,钻探主要用于桥梁、隧道及大型滑坡等不良地质现象的勘探,一般是在挖探、简易钻探不能达到目的时采用。钻探作为最重要的勘探手段其提供的成果亦是相当详尽的。
(4)物理勘探
物理勘探简称“物探”。不同成分、不同结构、不同产状的地质体在地下空间呈现不同的物理场分布,物探采用专门的仪器,通过观测这些物理场的变化,来判断地下地质情况。物探的优点是效率高、成本低、仪器和工具比较轻便。但是由于不同土、石可能具有某些相同的物理性质,或同一种土、石可能具有某些不同的物理性质,因此有时较难得出肯定的结论,必须使用钻孔加以校核、验证,所以物探有其一定的适用条件。
1.2 公路工程地质试验及长期观测
(1)为了进一步验证工程地质情况,有时候需要在现场取有代表性的试样,送到试验室进行相关项目的试验。或者直接进行原位测试,就是直接在野外现场进行测试。两种试验方法相比来说,原位测试由于不用花费人力、物力搬迁土样,因此原位测试在工程地质试验中采用最多。目前原位测试中采用最多的有静力载荷试验(CPT)静力触探试验、圆锥动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、扁铲侧胀试验、旁压试验、波速测试、现场大型直剪试验、块体基础振动试验等。
静力载荷试验指在拟建场地上,在挖至设计的基础置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板,在其上逐级加荷载,测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量,分析研究地基土的强度与变形特性,求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。静力载何试验分为平板载何试验、螺旋板载荷试验、深层平板载荷试验等。用以确定地基土的临塑荷载、极限荷载,为评定地基土的承载力提供依据;估算地基土的变形模量、不排水抗剪强度和基床反力系数。其试验装置为承压板、加荷与传压装置及沉降观测装置等。根据实测结果绘制沉降与时间(s~t)关系曲线及荷载与沉降(p~s)关系曲线,由此确定地基承载力、地基土的变形模量、估算地基土的不排水抗剪强度、估算地基土基床反力系数。
静力触探试验指通过一定的机械装置,将某种规格的金属肩探头用静力压入土层中,同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力,以此来判断、分析、确定地基土的物理力学性质。静力触探试验适用于粘性土、粉土和砂土,主要用于划分土层、估算地基土的物理力学指标参数、评定地基土的承载力、估算单桩承载力及判定砂土地基的液化等级等。
(2)进行公路地质勘察时应对工程地质进行长期观测,其观测内容主要是观测与工程有关的地下水的动态观测;不良地质现象的观测;建筑物修建与周围环境相互作用的动态观测。 2 公路工程地质勘察规范运用过程和步骤
2.1 钻孔布置
平面布置规范规定,应沿道路中线布置,当道路宽度较大时,宜在道路两侧交错布置占孔。当路基岩土条件复杂时应布置横剖面。我认为在路堑、陡坡路堤(经常是半挖半填路段),须进行支挡工程的地段应布置横剖面,具体布置可参考”边坡工程规范”。
2.2 勘探孔孔距
在一般情况下可按道路性质布孔,布孔时应注意两点,一是每个地貌单元,不同地貌单元的交界处均应布置勘探孔。同时在微地貌和地层变化较大地段予以加密。此处的地貌单元指平原(堆积地貌)岗地(剥蚀堆积地貌),丘陵山区(剥蚀地貌),微地貌指平原中的,河漫滩,低平原,高亢平原等,岗地中的坳沟岗地等。二是规定有机质垃圾,疏松的杂填土,未经沉实的近期回填土及软土分布地段应查明其分布范围,勘探孔距宜控制在20~40m。
2.3 勘探孔孔深
原地面或设计地面标高(挖方地段)以下2~3m,规定为原地面以下5m,或挖方地段为设计路面下4m。规范同时规定当为有机质垃圾、疏松的杂填土,未沉实的近期填土,软土和可液化层时孔深应适当加深或钻穿该土层;当高路堤地段孔深应满足地基承载力、变形计算、稳定性分析评价要求及地基处理要求。路堑,陡坡路堤,支挡工程孔深也应满足上述要求。总的说来道路工程钻孔的特点是:①所有钻孔都必须取样;②市政钻孔应封孔;③多数钻孔应量测水位。
2.4 取样与试验
(1)地基土与路基土
市政規范规定桥涵,室外管道,堤岸工程等划分地基岩土应与现行建筑地基础规范一致,对道路路基土应执行《城市道路设计规范》。地基土的概念大家已很清楚。主要说一下路基土。什么是路基,路基是路面的基础,承受由路面传来的行车荷载,它又分为路床、路堤。路床又分为上部0.3m,称做上路床,0.3~0.8m,称下路床。0.8~1.5m称上路堤,1.5m以下称下路堤,需要指出的是,路堤是填方路基,当为挖方路基,或以后地面为路面标高时就不存在路堤而只有路床存在。对于路基土也就是路床及路堤部分土的定名及试验方法均应遵照现行公路土工试验规程。路堤土来自取土场,如进行取土场勘察时应遵照上述规程办理。路基土下面的土分类规范没有说,我想应该称地基土,按目前习惯似乎可以按《建筑地基规范》的规定来执行。
(2)取样间距与测试
规范规定在原地面或设计地面以下1.5m范围内每间隔0.5m取一个样(公路规范是0.5、1.0、2.0、4.0m取样)。采取的土样应做颗粒分析,天然含水量和液塑限,以便划分路基土类别和土基干湿类型,干湿类型的划分按路床顶面以下0.8,深度内平均液性指数按大于1.00,为过湿,0.75~1.0为潮湿类型,0.5~0.75为中湿类型,小于0.5为干燥类型,需要指出的是公路规范规定应按平均稠度指标来判定,二者有不一致之处。
2.5 工程地质勘察报告
首先是文字部分:(1)勘查工作的任务和概况;(2)是否存在影响建筑物地基不稳情况存在及其影响程度;(3)工程场地的地质土层结构、强度及各土层物理力学性质;(4)低下水位的深度、水质情况、变化情况及对建筑材料的腐蚀程度;(5)在地震设防区划分场地类型和场地类别,并判别饱和沙土及粉土;(6)对建筑地基基础方案进行分析,提出经济可行的设计方案意见,尤其对地基设计和施工中需注意的地方检出建议;(7)当工程需要时,尚应提供:深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的技术参数,论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响;基坑施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议;提供用于计算地下水浮力的设计水位。
其次是图表部分:(1)勘探点平面布置图;(2)工程地质剖面图、综合工程地质图或工程地质分区图;(3)土的物理力学性试验总表。重大工程根据需要,绘制综合工程地质图或地质分区图、地质柱状图或综合地质柱状图和有关试验曲线。 3 结束语
总之,公路工程地质勘察工作任务艰巨,必须明确其目的,克服各种因素,正确利用公路工程地质勘测方法对提高设计质量,有效控制工程造价和工期有着无法替代的作用。公路工程地质勘测作为公路建设中的重要手段,应引起我们足够的重视。
参考文献:
[1]邱贤荣.浅论地质勘测各阶段技术要点分析[J].中国水运,2008,(08).
[2]刘义华.浅谈山区高速公路地质勘察方法与实践[J].中国高新技术企业,2009,(4).
关键词:公路工程地质勘察;方法;步骤
引 言:公路工程的地质勘察,就是运用工程地质的理论和各种技术手段,实行调查、研究公路要穿越地带的工程地质条件、为公路选线、设计、施工和使用提供经济合理而又正确完整的工程地质资料。同时公路工程地质勘测直接关系到路基、桥隧的安全,应引起高度重视。
1 公路工程地质勘察的主要方法
1.1 工程地质测绘
一般采用沿程测绘的方法,其测绘宽度一般包括中线两侧各200 m、300m。对于专门目的或地质条件的重点工程地段,应进行大面积工程地质测绘,这时的测绘线布置常采用路线穿越法和顺层追索法。而观测点的布置必须选在具有代表性的地质现象的天然露头、人工露头处。目前在公路桥梁测绘中应用最多的测绘技术是应用航片和卫片测绘。航片的应用主要是运用室内光学仪器编制地形图,或者通过地质专业判译编绘工程地质图。而测绘技术中效果比较好应是卫片测绘技术,其优点主要是卫片拍摄地面范围大;反映宏观形态特征较清楚、解释效果比较好;卫片中包含的信息量大,可根据色调和形态特征,能够解决工程地质测绘中的很多问题。
目前公路勘察中可利用卫星遥感影像信息资料对项目区的地形地貌、地层岩性、地质构造、不良地质与特殊性岩土等进行圈定、判释,为路方案选择、线位展布提供宏观资料。在此基础上利用1:5 万和1:1 万线位地形图为底图,进行实地工程地质调绘、验证,对路线通过地带及重点构造物场地进行全面的工程地质分析研究,编绘 1:5 万和 1:1 万综合工程地质图。
1.2工程地质勘探
勘探是工程地质勘察的重要方法,是获取深部地质资料必不可少的手段。能提供設计所需的技术参数,在桥隧、涵洞、不良地质处理中应用广泛。在进行地质勘探时,应充分利用地面调查测绘资料,合理布置勘探点,认真分析勘探成果,避免不必要的工作;公路工程地质勘探方法主要有挖探、钻探、地球物理勘探(简称物探)几种。
(1)挖探
挖探是工程地质勘探中最常用的一种方法,可分为坑探和槽探。它就是用人工或机械方式进行挖掘坑、槽,以便直接观察岩土层的天然状态以及各地层之间接触关系等地质结构,并能取出接近实际的原状结构土样,该方法的特点是地质人员可以直接观察地质结构细节,准确可靠,且可不受限制地取得原状结构试样,因此对研究风化带、软弱夹层、断层破碎带有重要的作用,常用于了解覆盖层的厚度和特征。
(2)简易钻探
简易钻探是公路工程地质勘探中经常采用的方法。具有工具轻,体积小,操作方便,进尺较快,劳动强度小等优点。但缺点是:不能采取原状土样或不能取样,在密实或坚硬的地层内不易钻进或不能使用。“麻花钻”是在公路工程中常见的简易钻探方法。
(3)钻探
在工程地质勘测工作中,钻探是广泛采用的一种最重要的勘探手段,它可获得深部地层的可靠地质资料。钻探按钻进方法分有回转、冲击、振动和冲洗四种。在公路工程地质勘测中,钻探主要用于桥梁、隧道及大型滑坡等不良地质现象的勘探,一般是在挖探、简易钻探不能达到目的时采用。钻探作为最重要的勘探手段其提供的成果亦是相当详尽的。
(4)物理勘探
物理勘探简称“物探”。不同成分、不同结构、不同产状的地质体在地下空间呈现不同的物理场分布,物探采用专门的仪器,通过观测这些物理场的变化,来判断地下地质情况。物探的优点是效率高、成本低、仪器和工具比较轻便。但是由于不同土、石可能具有某些相同的物理性质,或同一种土、石可能具有某些不同的物理性质,因此有时较难得出肯定的结论,必须使用钻孔加以校核、验证,所以物探有其一定的适用条件。
1.2 公路工程地质试验及长期观测
(1)为了进一步验证工程地质情况,有时候需要在现场取有代表性的试样,送到试验室进行相关项目的试验。或者直接进行原位测试,就是直接在野外现场进行测试。两种试验方法相比来说,原位测试由于不用花费人力、物力搬迁土样,因此原位测试在工程地质试验中采用最多。目前原位测试中采用最多的有静力载荷试验(CPT)静力触探试验、圆锥动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、扁铲侧胀试验、旁压试验、波速测试、现场大型直剪试验、块体基础振动试验等。
静力载荷试验指在拟建场地上,在挖至设计的基础置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板,在其上逐级加荷载,测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量,分析研究地基土的强度与变形特性,求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。静力载何试验分为平板载何试验、螺旋板载荷试验、深层平板载荷试验等。用以确定地基土的临塑荷载、极限荷载,为评定地基土的承载力提供依据;估算地基土的变形模量、不排水抗剪强度和基床反力系数。其试验装置为承压板、加荷与传压装置及沉降观测装置等。根据实测结果绘制沉降与时间(s~t)关系曲线及荷载与沉降(p~s)关系曲线,由此确定地基承载力、地基土的变形模量、估算地基土的不排水抗剪强度、估算地基土基床反力系数。
静力触探试验指通过一定的机械装置,将某种规格的金属肩探头用静力压入土层中,同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力,以此来判断、分析、确定地基土的物理力学性质。静力触探试验适用于粘性土、粉土和砂土,主要用于划分土层、估算地基土的物理力学指标参数、评定地基土的承载力、估算单桩承载力及判定砂土地基的液化等级等。
(2)进行公路地质勘察时应对工程地质进行长期观测,其观测内容主要是观测与工程有关的地下水的动态观测;不良地质现象的观测;建筑物修建与周围环境相互作用的动态观测。 2 公路工程地质勘察规范运用过程和步骤
2.1 钻孔布置
平面布置规范规定,应沿道路中线布置,当道路宽度较大时,宜在道路两侧交错布置占孔。当路基岩土条件复杂时应布置横剖面。我认为在路堑、陡坡路堤(经常是半挖半填路段),须进行支挡工程的地段应布置横剖面,具体布置可参考”边坡工程规范”。
2.2 勘探孔孔距
在一般情况下可按道路性质布孔,布孔时应注意两点,一是每个地貌单元,不同地貌单元的交界处均应布置勘探孔。同时在微地貌和地层变化较大地段予以加密。此处的地貌单元指平原(堆积地貌)岗地(剥蚀堆积地貌),丘陵山区(剥蚀地貌),微地貌指平原中的,河漫滩,低平原,高亢平原等,岗地中的坳沟岗地等。二是规定有机质垃圾,疏松的杂填土,未经沉实的近期回填土及软土分布地段应查明其分布范围,勘探孔距宜控制在20~40m。
2.3 勘探孔孔深
原地面或设计地面标高(挖方地段)以下2~3m,规定为原地面以下5m,或挖方地段为设计路面下4m。规范同时规定当为有机质垃圾、疏松的杂填土,未沉实的近期填土,软土和可液化层时孔深应适当加深或钻穿该土层;当高路堤地段孔深应满足地基承载力、变形计算、稳定性分析评价要求及地基处理要求。路堑,陡坡路堤,支挡工程孔深也应满足上述要求。总的说来道路工程钻孔的特点是:①所有钻孔都必须取样;②市政钻孔应封孔;③多数钻孔应量测水位。
2.4 取样与试验
(1)地基土与路基土
市政規范规定桥涵,室外管道,堤岸工程等划分地基岩土应与现行建筑地基础规范一致,对道路路基土应执行《城市道路设计规范》。地基土的概念大家已很清楚。主要说一下路基土。什么是路基,路基是路面的基础,承受由路面传来的行车荷载,它又分为路床、路堤。路床又分为上部0.3m,称做上路床,0.3~0.8m,称下路床。0.8~1.5m称上路堤,1.5m以下称下路堤,需要指出的是,路堤是填方路基,当为挖方路基,或以后地面为路面标高时就不存在路堤而只有路床存在。对于路基土也就是路床及路堤部分土的定名及试验方法均应遵照现行公路土工试验规程。路堤土来自取土场,如进行取土场勘察时应遵照上述规程办理。路基土下面的土分类规范没有说,我想应该称地基土,按目前习惯似乎可以按《建筑地基规范》的规定来执行。
(2)取样间距与测试
规范规定在原地面或设计地面以下1.5m范围内每间隔0.5m取一个样(公路规范是0.5、1.0、2.0、4.0m取样)。采取的土样应做颗粒分析,天然含水量和液塑限,以便划分路基土类别和土基干湿类型,干湿类型的划分按路床顶面以下0.8,深度内平均液性指数按大于1.00,为过湿,0.75~1.0为潮湿类型,0.5~0.75为中湿类型,小于0.5为干燥类型,需要指出的是公路规范规定应按平均稠度指标来判定,二者有不一致之处。
2.5 工程地质勘察报告
首先是文字部分:(1)勘查工作的任务和概况;(2)是否存在影响建筑物地基不稳情况存在及其影响程度;(3)工程场地的地质土层结构、强度及各土层物理力学性质;(4)低下水位的深度、水质情况、变化情况及对建筑材料的腐蚀程度;(5)在地震设防区划分场地类型和场地类别,并判别饱和沙土及粉土;(6)对建筑地基基础方案进行分析,提出经济可行的设计方案意见,尤其对地基设计和施工中需注意的地方检出建议;(7)当工程需要时,尚应提供:深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的技术参数,论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响;基坑施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议;提供用于计算地下水浮力的设计水位。
其次是图表部分:(1)勘探点平面布置图;(2)工程地质剖面图、综合工程地质图或工程地质分区图;(3)土的物理力学性试验总表。重大工程根据需要,绘制综合工程地质图或地质分区图、地质柱状图或综合地质柱状图和有关试验曲线。 3 结束语
总之,公路工程地质勘察工作任务艰巨,必须明确其目的,克服各种因素,正确利用公路工程地质勘测方法对提高设计质量,有效控制工程造价和工期有着无法替代的作用。公路工程地质勘测作为公路建设中的重要手段,应引起我们足够的重视。
参考文献:
[1]邱贤荣.浅论地质勘测各阶段技术要点分析[J].中国水运,2008,(08).
[2]刘义华.浅谈山区高速公路地质勘察方法与实践[J].中国高新技术企业,2009,(4).