【正文】 震后交通基礎(chǔ)設(shè)施重建技術(shù)系列指南之 六 多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察標(biāo)準(zhǔn) 及質(zhì)量控制指南 目 錄 1．總 則 .................................................................................................................... 1 2．前期準(zhǔn)備工作 .......................................................................................................... 1 3．多年凍土工程地質(zhì)分類 .......................................................................................... 2 4．多年凍土地質(zhì)調(diào)查與測繪 ...................................................................................... 3 5．多 年凍土工程勘探與取樣 ...................................................................................... 5 6．多年凍土試驗 ........................................................................................................ 10 7．工程地質(zhì)觀測 ........................................................................................................ 15 8．各工程階段資料整理與提交的成果 .................................................................... 16 附錄一：多年凍土按凍脹性、融沉性分類 ........................... 23 附錄二：凍土物理、熱物理和力學(xué)參數(shù) ............................. 25 附錄三 凍土融土的熱物理參數(shù) ................................... 26 多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制指南 1 1． 總 則 為適應(yīng)公路工程建設(shè)的需要，指導(dǎo)多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察，保證勘察質(zhì)量，制訂本指南。 本指南適用于多年凍土地區(qū)新建公路和改建公路的工程地質(zhì)勘察。 多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察，應(yīng)查明凍土及與相連的一段土層的成因、類別、分布范圍、物性參數(shù)、特別是對修建道路后凍土的發(fā)展趨勢、危害程度以及道路的工程性質(zhì)作出評價。 并提出有效的處理措施。 凍土工程地質(zhì)勘察的任務(wù)是在廣泛充分收集分析多年凍土地區(qū)道路工程以前的科研、勘察、設(shè)計、施工等有關(guān)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)一步查明沿線凍土工程地質(zhì)以及凍土不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育區(qū)段等的凍土工程地質(zhì)特征，分析和評價公路路基下多年凍土的動態(tài)變化和穩(wěn)定條件，為施工設(shè)計提供詳細(xì)的工程地質(zhì)資料和所必須的參數(shù)。 多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察，除應(yīng)符合本指南外，尚應(yīng)符合國家和交通部頒發(fā)的現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定。 2．前期準(zhǔn)備工作 多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察準(zhǔn)備工作應(yīng)廣泛收集以下內(nèi)容： 沿線氣象、氣候資料，包括氣溫、降水量、蒸發(fā)量、風(fēng)向、風(fēng)速、日照、輻射、地溫覆蓋厚度與密度，一年內(nèi)暖期和寒期的起記持續(xù)時間，凍結(jié)、融化深度等。 沿線已有的地形、地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、多年凍土以及環(huán)境保護等資料。 以往做過的有關(guān)區(qū)域凍土條件：多年凍土的分布、厚度、成份、冰凍構(gòu)造 和 年平均地溫。年地溫振幅為零的深度；凍土的物理、熱物理及力學(xué)性質(zhì)；季節(jié)融化層和季節(jié)凍結(jié)層的深度性質(zhì)。凍融過程和形成規(guī)律以及用于評價凍土工程條件變化特征的原始資料等。 多年凍土地區(qū)道路及其他有關(guān)的 科研、試驗工程資料。 原有公路 建設(shè)、 改建工程的設(shè)計、施工及原有道路路況資料。 認(rèn)真研究各有關(guān)方面的審批、評議和意見以及與建設(shè)工程有關(guān)的可資利用的資料。 在綜合研究所收集的資料后，編制工作大綱，完成勘察、勘探、試驗設(shè)備、儀器的準(zhǔn)備多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制指南 2 和檢校工作。 組織有關(guān)工程技術(shù)人員熟悉和核對現(xiàn)場情況，確定重點勘察路段，落實勘探（孔）位，補充、修正勘探大綱。要作到不缺項，不遺漏勘探內(nèi)容。 3． 多年凍土 工程地質(zhì)分類 多年凍土依據(jù)其物理性質(zhì)和對工程的影響程度進(jìn)行綜合凍土工程分類 （見表 ）。 表 綜合凍土工程分類 多年凍土類別 土的類別 融沉系數(shù) % 凍脹性 碎礫土石 砂土、砂性土 粉、粘性土 少冰凍土 ＜ 10 ＜ 12（ 14） ＜ WP ＜ 1 不凍脹 多冰凍土 10～ 18 11（ 14）～ 21 WP＜ W＜ 1～ 5 弱凍脹 富冰凍土 18～ 25 21～ 28 ＜ W＜ 5～ 10 凍 脹 飽冰凍土 25～ 65 28～ 65（ 70） ＜ W＜ 70～80 10～ 40 強凍脹 含土冰層 ＞ 65 ＞ 65（ 70） ＞ 70～ 80 ＞ 40 強凍脹 注： 1） 括號內(nèi)數(shù)字為砂性土。 2） WP 為塑限、 WL 為液限。 3）多年凍土按凍脹性、融沉性分類見附錄一。 以控制凍土路基穩(wěn)定性的最大容許沉降量為指標(biāo)，以凍土路基穩(wěn)定性為標(biāo)準(zhǔn)的公路工程多年凍土分類（見表 ） 。 表 公路工程多年凍土分類 含冰類型 年平均地溫 低含冰量凍土 高含冰量凍土 少冰凍土 多冰凍土 富冰凍土 飽冰凍土 含土冰層 高溫凍土 ≥ ℃ 融沉穩(wěn)定型 不穩(wěn)定型 低溫凍土 ℃ 熱穩(wěn)定型 根據(jù)凍土路基穩(wěn)定性分類標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮凍土的巖性、含水 量及溫度對凍土路基穩(wěn)定性的影響，在現(xiàn)有按融沉系數(shù)對多年凍土分類的基礎(chǔ)上，補充多年凍土年平均地溫對凍土路基穩(wěn)定性的影響，以凍土的巖性、含水量及溫度為主要影響因素的公路工程多年凍土綜合分類（見表 ）。 多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制指南 3 表 公路工程多年凍土綜合分類方案 土的類別 總含水量 Wn（ %） 融沉系數(shù) A0（ %） 凍土溫度 Tcp（ ℃ ） 穩(wěn)定類型 粗顆 粒土 粉粘粒含量 ≤15% 10 1 不考慮 穩(wěn)定 粉粘粒含量 15% 12 細(xì)砂、粉砂 14 粘性土 Wp 粗顆 粒土 粉粘粒含量 ≤15% 10~16 1~5 不考慮 穩(wěn)定 粉粘粒含量 15% 12~18 細(xì)砂、粉砂 14~21 粘性土 Wp≤WnWp+7 粗顆 粒土 粉粘粒含量 ≤15% 16~25 5~10 ≥ 不穩(wěn)定 粉粘粒含量 15% 18~25 細(xì)砂、粉砂 21~28 熱穩(wěn)定 粘性土 Wp+7≤WnWp+15 粗顆 粒土 粉粘粒含量 ≤15% 25~48 10~25 ≥ 不穩(wěn)定 粉粘粒含量 15% 25~48 細(xì)砂、粉砂 28~45 熱穩(wěn)定 粘性土 Wp+15≤WnWp+35 粗顆 粒土 粉粘粒含量 ≤15% ≥48 25 ≥ 不穩(wěn)定 粉粘粒含量 15% ≥48 細(xì)砂、粉砂 ≥45 熱穩(wěn)定 粘性土 ≥Wp+35 4． 多年凍土 地質(zhì)調(diào)查與測繪 多年凍土工程地質(zhì)勘察應(yīng)包括凍土工程地質(zhì)調(diào)查與測繪、勘探、凍土取樣、室內(nèi)試驗和原位測試、定位觀測以及凍土工程地質(zhì)條件評價及其預(yù)報。 多年凍土工程地質(zhì)勘察必須深入調(diào)查研究、查明建設(shè)地區(qū)的凍土工程地質(zhì)條件，為選擇線 路方案、設(shè)計各類建筑物、制定施工方法、提出地質(zhì)環(huán)境保護和恢復(fù)措施提供可靠依據(jù)。凍土工程地質(zhì)調(diào)查，應(yīng)包括下列主要內(nèi)容： 查明地貌形態(tài)特征、分布情況和成因類型并劃分地貌單元；查明地貌與第四紀(jì)地質(zhì)、巖性、構(gòu)造、地表水以及地下水等與凍土現(xiàn)象的關(guān)系。 凍土的分布、埋藏、成分、結(jié)構(gòu)、地下冰類型及其與各種自然條件的關(guān)系。 季節(jié)凍結(jié)與季節(jié)融化層土的成分、含水率和含冰量以及最大凍結(jié)與融化深度。 多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制指南 4 多年凍土的年平均地溫、地表溫度較差和凍層下臥巖層的溫度變化動態(tài)。 分析影響凍土分布 的因素、包括地理緯度、海拔高度、地形、地貌、地表水體（湖塘、河流等）、植被、地質(zhì)構(gòu)造，巖土性質(zhì)及其含水量等，用以分析其與凍土工程特征的關(guān)系。查明高含冰量并土的分布情況及分布規(guī)律。對復(fù)雜地段應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)工程地質(zhì)調(diào)繪、勘察和相應(yīng)的試驗工作。 地下水位置、類別、活動情況、補給與排水條件以及地下水與地表水的聯(lián)系。 調(diào)查現(xiàn)有道路及建筑物的狀態(tài)及病害，評價凍土對道路及建筑物的影響程度，記錄完好建筑物的結(jié)構(gòu)形式及防護措施。 調(diào)查現(xiàn)有排水溝、擋水堆、截水溝等排水設(shè)施，記錄好流水方向，以便系統(tǒng)設(shè)計 排水工程。 凍土現(xiàn)象的形成、分布、形態(tài)、規(guī)模和發(fā)育程度。 建筑物在施工和使用期間，由于氣候與人為因素對建筑場地凍土工程地質(zhì)條件影響的預(yù)測。調(diào)查人為活動對凍土環(huán)境的影響情況，詳細(xì)記錄（或填圖）已有取土坑的位置、取土范圍、取土深度，并通過挖探查明取土坑的凍土上限和天然地面的凍土上限，用以分析路基人為上限的變化情況。此類試坑每公里不宜少于三個。 凍土工程地質(zhì)調(diào)查與測繪，可提供下列成果資料： 調(diào)查與測繪說明書。 凍土工程地質(zhì)測繪實際材料圖。 綜合凍土工程地質(zhì) 圖或分區(qū)圖。 綜合地質(zhì)柱狀圖及凍土工程地質(zhì)剖面圖。 各種素描圖和照片等資料。 凍土現(xiàn)象的專門工程地質(zhì)測繪的內(nèi)容 凍土的分布區(qū)域； 凍土的類型（永久性凍土、季節(jié)性凍土，少冰凍土、多冰凍土等）； 凍土的人為上限； 凍土的沉降變形數(shù)據(jù)和規(guī)律。 多年凍土地區(qū)公路工程詳細(xì)勘察階段的工作，應(yīng)在已確定的線路范圍內(nèi)及在初步勘察的基礎(chǔ)上，繼續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)而深刻的工程地質(zhì)勘察工作，需要完成的具體任務(wù)如下： 根據(jù)凍土的分布情況劃分出不同的地質(zhì)分段。 應(yīng)分段對凍土進(jìn)行必要的物理、化學(xué)、水理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的測試及現(xiàn)場試驗和原位多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制指南 5 測試，提供進(jìn)行道路穩(wěn)定性設(shè)計計算的技術(shù)指標(biāo)。 應(yīng)對詳細(xì)劃分的典型不同凍土地區(qū)路段進(jìn)行評價，并分析修建道路后凍土的演化和道路的穩(wěn)定性，分段提供處理方案與技術(shù)措施。 應(yīng)為凍土地區(qū)道路施工圖設(shè)計提供所需的全部工程地質(zhì)勘察資料與報告。 凍土地區(qū)道路地質(zhì)詳細(xì)勘察工作應(yīng)在初勘的基礎(chǔ)上進(jìn)行補充和完善工程地質(zhì)勘察資料，包括調(diào)查、測繪、勘探、試驗和資料整理。 調(diào)查與測繪寬度應(yīng)以能滿足線路方案選擇、工程設(shè)計 和病害處理為原則，一般測繪寬度為路基中線兩側(cè)各 100m。對于凍土條件特別復(fù)雜的路段，為滿足工程需要，應(yīng)根據(jù)凍土現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展和影響范圍以及凍土工程地質(zhì)條件分析評價的需要予以擴大。 5． 多年凍土 工程勘探與取樣 獲取準(zhǔn)確的上限及表征凍土的天然狀態(tài)時的技術(shù)指標(biāo)，取出保質(zhì)、保量的巖芯和試樣，是工程地質(zhì)鉆探的主要目的。準(zhǔn)確地觀察凍土構(gòu)造類型，判定凍土上限位置。 多年凍土地區(qū)工程鉆探應(yīng)結(jié)合多年凍土的特點、工程類型、勘探目的，選擇在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)進(jìn)行。查明凍結(jié)或融化作用形成的不良凍土現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展及分布規(guī)律 的調(diào)查和勘探，宜分別在其發(fā)育期 3 月或 9 月進(jìn)行；查明多年凍土上限埋深及工程特性的勘探宜在 10 月進(jìn)行。 我國的多年凍土區(qū)低，海拔高，在選擇調(diào)查與測繪儀器時應(yīng)注意儀器的使用范圍：它們是否在地溫和高海拔的條件下有足夠的精度。 工程地質(zhì)鉆探設(shè)備的選擇，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)勘查目的、設(shè)計要求、地質(zhì)條件、施工方法、鉆孔結(jié)構(gòu)、工作區(qū)域、經(jīng)濟合理性等因素進(jìn)行選擇。我國多年凍土的分布大多屬天氣變化無常，地區(qū)嚴(yán)重缺氧，地質(zhì)條件復(fù)雜，凍土鉆探技術(shù)要求特殊。為了保證質(zhì)量，節(jié)省人力，提高效率，安全生產(chǎn)。對鉆機設(shè)備 選擇，應(yīng)選用性質(zhì)優(yōu)良車裝鉆機設(shè)備。 多年凍土勘察的技術(shù)和方法，同其它地區(qū)的勘察方法一樣，包括工程地質(zhì)調(diào)查與測繪、工程地質(zhì)鉆探、工程地質(zhì)物探、土工試驗等，由于多年凍土地區(qū)的特殊性，各種勘察方法的應(yīng)用與在其它地方不同；另外，地溫觀測對于多年凍土的研究也是必不可少的，多年凍土的勘察技術(shù)也應(yīng)包括地溫的觀測 (地溫在 )。 凍土鉆孔技術(shù)要點 多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)勘察標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制指南 6 凍土鉆探要求 凍土鉆孔的直徑應(yīng)大于 89mm 以上 (開孔＞ 130mm，