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正文內(nèi)容

10公路工程地質(zhì)勘察(編輯修改稿)

2024-12-13 12:04 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 對(duì)于特殊地質(zhì)條件及專門(mén)性工程,根據(jù)各自的特殊需要,繪制相應(yīng)的專門(mén)圖件等。 公路路基工程地質(zhì)勘察 公路路基包括路塹、路堤等,路基的主要工程地質(zhì)問(wèn)題是:路基邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題;路基基底穩(wěn)定性問(wèn)題;公路凍害問(wèn)題以及天然建筑材料問(wèn)題等。 一、公路選線的工程地質(zhì)論證 公路是線性建筑 物,在數(shù)百甚至數(shù)千公里的路線上常遇到各式各樣的工程地質(zhì)問(wèn)題。如公路沿線山高谷深,地質(zhì)復(fù)雜,不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,或道路要穿過(guò)大溶洞和暗河等,這些均說(shuō)明了在選線中重視工程地質(zhì)條件的必要性,只有根據(jù)地質(zhì)環(huán)境的具體條件才能選出技術(shù)可靠而又經(jīng)濟(jì)合理的路線。 在選線中,工程地質(zhì)工作的主要任務(wù)是查明各比較路線方案沿線的工程地質(zhì)條件。在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的前提下,經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,選出最優(yōu)方案。路線一經(jīng)選定,對(duì)今后的運(yùn)營(yíng)則帶來(lái)長(zhǎng)期而深遠(yuǎn)的影響,一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題而改線,即使局部改線,都會(huì)造成很大的浪費(fèi)。因此,選線的任務(wù)是繁重的,技術(shù) 上 是復(fù)雜的,必須全面而慎重地考慮。 路線的基本類(lèi)型及其特點(diǎn)如 下 : ( 1)沿河線 其優(yōu)點(diǎn)是坡度緩,路線順直,工程簡(jiǎn)易,挖方少,施工方便。但在平原河谷選線常遇有低地沼澤、洪水危害;而丘陵河谷的坡度大,階地常不連續(xù),河流沖刷路基,泥石流淹埋路線,遇支流時(shí)需修較大橋梁。山區(qū)河谷,彎曲陡峭,階地不發(fā)育,開(kāi)挖方量大,不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,橋隧工程 量 大 。 ( 2) 山 脊線 其優(yōu)點(diǎn)是地形平坦,挖方量少,無(wú)洪水,橋隧工程量少。但山脊寬度小,不便于工程布置和施工 。 有時(shí)地形不平,地質(zhì)條件復(fù)雜。若山脊全為土體組成,則需外運(yùn)道渣,更嚴(yán)重的是 取水困難 。 ( 3) 山坡線 其最大優(yōu)點(diǎn)是可以選任意路線坡度,路基多采用半填半挖,但路線曲折,土石方量大,不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,橋隧工程多 。 ( 4) 越嶺線 其最大優(yōu)點(diǎn)是能通過(guò)巨大山脈,降低坡度和縮短距離,但地形崎嶇,展線復(fù)雜,不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,要選擇適宜的 埡 口通過(guò)。 如圖 102 所示,為工程地質(zhì)選線的實(shí)例。其路線 A、 B 兩點(diǎn)間共有三個(gè)基本選線方案, I方案需修兩座橋梁和一座長(zhǎng)隧洞,路線雖短,但隧洞施工困難,不經(jīng)濟(jì); II 方案需修一座短隧洞,但西段為不良物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育地區(qū),整治困難,維修費(fèi)用大,也不經(jīng)濟(jì); III 方案為跨河 走對(duì)岸線,需修兩座橋梁,比修一座隧洞容易,但也不經(jīng)濟(jì)。綜合上述三個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn),從工程地質(zhì)觀點(diǎn)提出較優(yōu)的第 IV 方案:把河灣過(guò)于彎曲地段取直,改移河道,取消西段兩座橋梁而改用路堤通過(guò),使路線既平直,又避開(kāi)物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育地段,而東段則聯(lián)接 II 方案的沿河路線。此方案的路線雖稍長(zhǎng),但工程條件較好,維修費(fèi)用少,施工方便,長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看還是經(jīng)濟(jì)的,故為最優(yōu)方案。 圖 102 工程地質(zhì)選線實(shí)例略圖 1 滑坡群; 2 崩塌區(qū); 3 泥石流堆積區(qū); 4 沼澤帶; 5 路線方案 二、公路路基 的主要工程地質(zhì)問(wèn)題 1.路基邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題 路基邊坡包括天然邊坡,傍山路線的半填半挖路基邊坡以及深路塹的人工邊坡等。具有一定的坡度和高度的邊坡在重力作用下,其內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)也不斷變化。當(dāng)剪應(yīng)力大于巖土體的強(qiáng)度時(shí),邊坡即發(fā)生不同形式的變化和破壞。其破壞形式主要表現(xiàn)為滑坡、崩塌和錯(cuò)落。土質(zhì)邊坡的變形主要決定于土的礦物成分,特別是親水性強(qiáng)的粘土礦物及其含量,除受地質(zhì)、水文地質(zhì)和自然因素影響外,施工方法是否正確也有很大關(guān)系。巖質(zhì)邊坡的變形主要決定于巖體中各種軟弱結(jié)構(gòu)面的性狀及其組合關(guān)系,它們對(duì)邊坡的變形起著控制作用。 只有同時(shí)具備臨空面、滑動(dòng)面和切割面三個(gè)基本條件,巖質(zhì)邊坡的變形才有發(fā)生的可能。 由于開(kāi)挖路塹形成的人工邊坡,加大 了 邊坡的陡度和高度,使邊坡的邊界條件發(fā)生變化,破壞了自然邊坡原有應(yīng)力狀態(tài),進(jìn)一步影響邊坡巖土體的穩(wěn)定性。另一方面路塹邊坡不僅可能產(chǎn)生工程滑坡,而且在一定條件下,還能引起 古 滑坡復(fù)活。由于古滑坡發(fā)生時(shí)間長(zhǎng),在各種外營(yíng)力的長(zhǎng)期作用下,其外表形跡早已被改造成平緩的邊坡地形,很難被發(fā)現(xiàn),若不注意觀測(cè),當(dāng)施工開(kāi)挖形成滑動(dòng)的臨空面時(shí),就可能造成邊坡失穩(wěn)。 2.路基基底穩(wěn)定性問(wèn)題 一般路堤和高填路堤對(duì)路基基底要求 要有足夠的承載力,基底土的變形性質(zhì)和變形量的大小主要取決于基底土的力學(xué)性質(zhì)、基底面的傾斜程度、軟土層或軟弱結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)與產(chǎn)狀等,它往往使基底發(fā)生巨大的塑性變形而造成路基的破壞。此外,水文地質(zhì)條件也是促使基底不穩(wěn)定的因素。如路基底下有軟弱的泥質(zhì)夾層,當(dāng)其傾向與坡向一致時(shí),或在其下方開(kāi)挖取土或在其上方填土加重,都會(huì)引起路堤整個(gè)滑移;當(dāng)高填路堤通過(guò)河漫灘或階地時(shí),若基底下分布有飽水厚層淤泥,在高填路堤的壓力下,往往使基底產(chǎn)生擠出變形;也有因基底下巖溶洞穴的塌陷而引起路堤嚴(yán)重變形。 路基基底若為軟粘土、淤泥、泥炭、 粉砂、風(fēng)化泥巖或軟弱夾層所組成,應(yīng)結(jié)合巖土體的地質(zhì)特征和水文地質(zhì)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。若不穩(wěn)定時(shí),可選用下列措施進(jìn)行處理:放緩路堤邊坡,擴(kuò)大基底面積,使基底壓力小于巖土體的容許承載力;在通過(guò)淤泥軟土地區(qū)時(shí)路堤兩側(cè)修筑反壓護(hù)道;把基底軟弱土層部分換填或在其上加墊層;采用砂井(樁)排除軟土中的水分,提高其強(qiáng)度;架橋通過(guò)或改線繞避等。 3.公路凍害問(wèn)題 它包括冬季路基土體因凍結(jié)作用而引起路面凍脹和春季因融化作用而使路基翻漿,結(jié)果都會(huì)使路基產(chǎn)生變形破壞,甚至形成顯著的不均勻凍脹,使路基土強(qiáng)度發(fā)生極大改變,危害道路的安全和 正常使用。 根據(jù)地下水的補(bǔ)給情況,公路凍脹的類(lèi)型可分為表面凍脹和深源凍脹。前者是在地下水埋深較大地區(qū),其凍脹量一般為 30 一 40mm,最大達(dá) 60mm。其主要原因是路基結(jié)構(gòu)不合理或養(yǎng)護(hù)不周,致使道 路 排水不良造成。深源凍脹多發(fā)生在凍結(jié)深度大于地下水埋深或毛細(xì)管水帶接近地表水的地區(qū),地下水補(bǔ)給豐富,水分遷移強(qiáng)烈,其凍脹量較大,一般為 200 一 400mm,最大達(dá) 600mm。公路的凍害具有季節(jié)性,冬季在負(fù)氣溫長(zhǎng)期作用下,使土中水分重新分布,形成平行于凍結(jié)界面的數(shù)層凍層,局部尚有凍透鏡體,因而使土體積增大(約 9%)而產(chǎn)生路 基隆起現(xiàn)象;春季地表面冰層融化較早,下層尚未解凍,融化層的水分難以下滲,致使上層土的含水量增大而軟化,在外荷作用下,路基出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。 防止公路凍害的措施有:鋪設(shè)毛細(xì)割斷層,以斷絕水源;把粉粘粒含量較高的凍脹性土換為粒粗、分散的砂礫石抗凍脹性土;采用縱橫盲溝和豎井,排除地表水,降低地下水位,減小路基土的含水量;提高路基標(biāo)高;修筑隔熱層,防止凍結(jié)路基深處發(fā)展等。 4.建筑材料問(wèn)題 路基 工 程需要的天然建筑材料不僅種類(lèi)較多,而且數(shù)量較大, 同 時(shí)要求各種材料產(chǎn)地沿線兩側(cè)零散分布。這些材料品質(zhì)的好壞和運(yùn)輸距離的遠(yuǎn)近,直 接影響工程的質(zhì)量和造價(jià),有時(shí)還會(huì)影響路線的布局 。 三、公路路基工程地質(zhì)勘察的基本內(nèi)容 與路線、橋梁和隧道專業(yè)人員密切配合,查清路線上的地質(zhì)、地貌條件以及動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象,闡明其演變規(guī)律,明確各條路線方案的主要工程地質(zhì)條件,為各方案的比較提供依據(jù)。在地形、地質(zhì)條件復(fù)雜的地段,確定路線的合理布設(shè),以減少失誤。 ,諸如鹽漬土、多年凍土 、 巖溶、沼澤、積雪、滑坡、崩塌、泥石流等,往往影響路線方案的選擇、路線的布設(shè)和構(gòu)造物的設(shè)計(jì)。因此應(yīng)重點(diǎn)查明其類(lèi)型、規(guī)模、性質(zhì)、發(fā)生原因、發(fā)展趨勢(shì)和危害程 度。對(duì)嚴(yán)重影響路線安全而數(shù)量多、整治困難的各種工程地質(zhì)問(wèn)題,如發(fā)展中的暗河巖溶區(qū)、深層滑坡地段、深層沼澤、有沉陷的深源凍脹地段等,一般均以繞避為原則 ,但對(duì)技術(shù)切實(shí) 可 行,可徹底整治而費(fèi)用不高,對(duì)今后運(yùn)營(yíng)無(wú)后患的地段,應(yīng)合理通過(guò),絕不盲目避繞。 3.充分發(fā)掘、改造和利用沿線的一切就地材料,滿足就地取材的要求。當(dāng)就近材料不能滿足要求時(shí),則應(yīng)由近及遠(yuǎn)擴(kuò)大調(diào)查范圍,以求得足夠數(shù)量的品質(zhì)優(yōu)良、適宜開(kāi)采和運(yùn)輸方便的筑路材料產(chǎn)地。 四、公路路基工程地質(zhì)勘察的要點(diǎn) 在可行性研究階段的工程地質(zhì)勘察工作是收集資料、現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)和概略 了解地質(zhì)條件,為此著重介紹初步勘察階段和詳細(xì)勘察階段的工作內(nèi) 容。 (一)初步勘察階段 本勘察階段的基本任務(wù)主要是對(duì)已確定的路線范圍內(nèi)所有路線擺動(dòng)方案進(jìn)行勘察對(duì)比。 確定路線在不同地段的基本走向,并以比選和穩(wěn)定路線為中心,全面查明路線最優(yōu)方案沿線的工程地質(zhì)條件。工程地質(zhì)測(cè)繪是這一階段中的一項(xiàng)重要手段,勘察范圍沿路線兩側(cè)各寬 150 ~200m。測(cè)繪比例尺是 1:50000~1:202000,勘探工作主要用于查明重大而復(fù)雜的關(guān)鍵性工程地質(zhì)問(wèn)題與不良地質(zhì)現(xiàn)象。 (二)詳細(xì)勘察階段 是根據(jù)已批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)文件中所確定的 修建原則、設(shè)計(jì)方案、技術(shù)要求等資料,對(duì)各種類(lèi)型的工程建筑物(橋、隧、站場(chǎng)等)位置有針對(duì)性地進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察。最終確定公路路線和構(gòu)造物的布設(shè)位置,查明構(gòu)造物地基的地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件,準(zhǔn)確提供工程和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施 工 必須的地質(zhì)參數(shù)。 橋梁工程地質(zhì)勘察 大、中橋橋位多是路線布設(shè)的控制點(diǎn),橋位變動(dòng)會(huì)使一定范圍內(nèi)的路線也隨之變動(dòng)。因此橋梁工程地質(zhì)勘察一般應(yīng)包括兩項(xiàng)內(nèi)容:首先應(yīng)對(duì)各比較方案進(jìn)行調(diào)查,配合路線、橋梁專業(yè)人員,選擇地質(zhì)條件比較好的橋位;然后再對(duì)選定的橋位進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察,為橋梁 及其附屬工程的設(shè)計(jì)和施工提供所需要的地質(zhì)資料。影響橋位的選擇的因素有路線方向、水文地質(zhì)條件與工程地質(zhì)條件等。工程地質(zhì)條件是評(píng)價(jià)橋位好壞的重要指標(biāo)之一。 一、橋梁工程地質(zhì)問(wèn)題 橋梁是公路建筑工程中的重要組成部分,由正橋、引橋和導(dǎo)流等工程組成。正橋是主體,位于河岸橋臺(tái)之間,橋墩均位于河中。引橋是連接正橋與路線的建筑物,常位于河漫灘或階地之 上 ,它可以是高路堤或橋梁。導(dǎo)流建筑物,包括護(hù)岸、護(hù)坡、導(dǎo)流堤和丁壩等,是保護(hù)橋梁等各種建筑物的穩(wěn)定,不受河流沖刷破壞的附屬工程。橋梁按結(jié)構(gòu)可分為梁橋、拱橋和鋼架橋等。不同類(lèi)型的 橋梁,對(duì)地基有不同的要求,所以工程地質(zhì)條件是選擇橋梁結(jié)構(gòu)的主要依據(jù),包括以下兩方面的主要工程地質(zhì)問(wèn)題。 1.橋墩臺(tái)地基穩(wěn)定性問(wèn)題 橋墩臺(tái)地基穩(wěn)定性主要取決于墩臺(tái)地基中巖土體承載力的大小。它對(duì)選擇橋梁的基礎(chǔ)和確定橋梁的結(jié)構(gòu)形式起決定作用。當(dāng)橋梁為靜定結(jié)構(gòu)時(shí),由于各橋孔是獨(dú)立的,相互之間沒(méi)有聯(lián)系,對(duì)工程地質(zhì)條件的適應(yīng)范圍較廣。但對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)的橋梁,對(duì)各橋墩臺(tái)之間的不均勻沉降特別敏感,故取用其地基容許承載力時(shí)應(yīng)予慎重考慮。巖質(zhì)地基容許承載力的確定取決于巖體的力學(xué)性質(zhì)及水文地質(zhì)條件等,應(yīng)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和原位測(cè)試等綜合 判定。 2.橋墩臺(tái)地基的沖刷問(wèn)題 橋墩和橋臺(tái)的修建,使原來(lái)的河槽過(guò)水?dāng)嗝鏈p少,局部增大了河水流速,改變了流態(tài),對(duì)橋基產(chǎn)生強(qiáng)烈沖刷,威脅橋墩臺(tái)的安全。因此,橋墩臺(tái)基礎(chǔ)的埋深,除決定于持力層的部位外還應(yīng)滿足以下要求。 (1)橋位應(yīng)盡可能選在河道順直,水流集中,河床穩(wěn)定的地段。以保護(hù)橋梁在使用期間不受河流強(qiáng)烈沖刷的破壞或由于河流改道而失去作用。 (2)橋位應(yīng)選擇在岸坡穩(wěn)定,地基條件良好,無(wú)嚴(yán)重不良地質(zhì)現(xiàn)象的地段,以保證橋梁和引道的穩(wěn)定,減低工程造價(jià)。 (3)橋位應(yīng)盡可能避開(kāi)順河方向及平行橋梁軸線方向的大斷裂帶,尤 其不可在未膠結(jié)的斷裂破碎帶和具有活動(dòng)可能的斷裂帶上建橋。 (4)在無(wú)沖刷處,除了堅(jiān)硬巖石地基外,應(yīng)埋置在地面以下不小于 lm。在有沖刷處,應(yīng)埋置在墩臺(tái)附近最大沖刷線以下(埋深不小于表 102 中規(guī)定的數(shù)值);基礎(chǔ)建于抗沖刷較差的巖石(如頁(yè)巖、泥巖、千枚巖等),應(yīng)適當(dāng)加深。 表 102 墩臺(tái)基礎(chǔ)在最大沖刷線 以下的最小埋深 凈沖刷深度( m) 〈 3 》 3 》 8 》 15 》 20 在最大沖刷線以下的最小埋深 一般橋梁 特大橋及其他重要橋梁 設(shè)計(jì)流量 驗(yàn)算流量 按設(shè)計(jì)流量所列值再增加 1/2 二、橋梁工程地質(zhì)勘察要點(diǎn) (一)初步勘察 在 工 程地質(zhì)勘察資料可行性研究的基礎(chǔ) 上 ,初步查明場(chǎng)地地基的地質(zhì)條件,即對(duì)橋位處進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào) 查 或測(cè)繪、物探、鉆探、原位測(cè)試,進(jìn)一步查明工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣。特別應(yīng)查明與橋位方案或橋型方案比選有關(guān)的主要工程地質(zhì)問(wèn)題。 對(duì)一般地區(qū)的橋位選擇應(yīng)查明兩個(gè)方面的內(nèi)容:一是地形、地貌、地物等方面對(duì)橋位選擇的制約內(nèi)容;二是工程地質(zhì)條件對(duì)橋位選擇的制約對(duì)特殊地質(zhì)地區(qū)的橋位選擇,應(yīng)針對(duì)泥石流、巖溶、滑坡、沼澤、黃土等特殊地 區(qū)的特點(diǎn)認(rèn)真研究比選,而不要盲目避繞。工程地質(zhì)測(cè)繪比例尺用 1:500~1: 10000,調(diào)查范圍包括橋軸線縱向的河床和兩岸谷坡或階地(約500~1000m),以及橫向河流上、下游各 200~500m 在此階段中,應(yīng)對(duì)各橋位方案進(jìn)行工程地質(zhì)勘察,并對(duì)與建橋的適宜性和穩(wěn)定性有關(guān)的工程地質(zhì)條件作出結(jié)論性評(píng)價(jià),對(duì)工程地質(zhì)條件復(fù)雜的特大橋和中橋,必要時(shí)增加技術(shù)設(shè)計(jì)階段勘察,還應(yīng)包括環(huán)境介質(zhì)對(duì)混凝土腐蝕的評(píng)價(jià)。 鉆孔一般沿橋軸線或其兩側(cè)布置,原則 上 應(yīng)布置在與工程地質(zhì)有關(guān)的地點(diǎn),并考慮到地貌和構(gòu)造單元。其鉆孔數(shù)量與深度參照 表 103 確定。 表 103 初勘橋位鉆孔數(shù)量與深度表 橋梁按跨徑分類(lèi) 工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單 工程地質(zhì)條件復(fù)雜 孔數(shù)(個(gè)) 孔深( m) 孔數(shù)(個(gè)) 孔深( m) 中橋 2~3 8~12 3~4 20~35 大橋 3~5 10~35 5~7 35~50 特大橋 5~7 20~40 7~10 40~120 注 :①表 中 所列數(shù)值是參考值,工作中應(yīng)根據(jù)實(shí) 際情況 確定; ②河床中鉆孔深度是以河床面高程控制,河岸處孔深應(yīng)按地面確定; ③ 表中孔深,地基承載力小時(shí)取大值,大時(shí)取小值 (二)詳細(xì)勘察階段 在
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