右玉至平魯高速公路工程地質勘察啟示

李宏濤

（山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012）

右玉至平魯高速公路是《山西省高速公路網調整規劃》“三縱十二橫十二環”中西縱的重要組成部分。路線起點位于朔州市右玉縣高墻框村東南，與已建成通車的大呼高速以樞紐立交的形式相接；終點位于平魯區鋪上村東北處，接榮烏國家高速公路山陰至平魯段、朔州西南環高速公路的平魯樞紐，路線全長64.448km。沿線不良地質和特殊巖土發育，構造物布設密度大，村鎮分布密集，山區段地形復雜，給工程地質勘察工作帶來嚴峻挑戰和考驗。經精心組織和創新管理，克服重重困難，圓滿完成了工程地質勘察工作，為設計提供了地質依據和保障。

1 加強勘察組織管理

1.1 重視項目組織結構建設

在項目勘察前期，公司改革勘察管理模式，實行勘察項目負責人制，明確了項目負責人和技術負責人，并且突出強化了項目負責人的職責。勘察項目負責人對項目的勘察質量、組織、協調、進度、安全、成本、合同、信息等負直接責任。在此基礎上，對項目組人員進行了明確的分工，責任到人，壓力下放，充分發揮各自的特長，探索內外業一體化項目管理模式，以項目的質量、工期、進度、安全為準繩，在各方面人員都比較缺乏的情況下，充分激發挖掘個體潛力，深度發揮個人優勢，取長補短，凝心聚力，團結進取。認真總結山西省在以往高速公路特別是山區高速公路勘察中的經驗和教訓，轉變和提升勘察理念，做到技術先進、經濟合理，確保工程質量，并注重創新，爭創優秀工程勘察。

1.2 加大地方協調

勘察過程中最大的阻力來自地方干擾，這也是目前高速公路勘察普遍遇到的困惑和困難之一。為此項目負責人未雨綢繆，積極主動尋求各級地方政府支持，外業項目勘察小組人員保持耐心，采用細致靈活，從上到下，先易后難，既講有關政策，又暖人心，相互理解，集中火力，各個擊破的策略，有效化解了以往項目中地協既影響進度，又大增成本的管理困局，比較經濟合理又在要求工期內完成勘察工作。

2 轉變工作方式

以往的勘察組織工作中，外業勘察與內業技術工作嚴重脫節。搞外業勘察的人員不參與內業技術工作，搞技術工作的人員除走馬觀花式進行地質調繪工作外，不參與外業鉆探管理，不對外業鉆探質量負責，按照鉆探資料進行技術資料整理，閉門造車，工作效率低，勘察質量存在明顯漏洞。本項目嘗試轉變勘察工作方式，以技術負責人為核心的各專業組技術人員常駐工地，不僅從項目勘察開始對全線進行詳細的地質調繪工作，排查影響路線方案的不良地質，在方案優化確定后，對各類工點進行大比例尺地質調繪，詳細查明工點的地形地貌、地層時代、地層結構，對后續鉆探工作進行有效指導。在鉆探工作展開以后，技術人員按專業對勘探點的布設、實際勘探點的位置、高程、深度、巖性等與質量有關的要素全過程負責。勘察內外業一體化不僅有效促進了人員的交流融合，而且提高了工作效率，勘察技術質量控制上了一個新臺階，勘察報告的編制更合理，與實際更符合，專業技術人員的眼界開闊了，業務水平也隨之提高。

3 提高勘察質量管理

項目工程地質勘察實行綜合勘探，重視地質理論的應用，嚴格按照資料收集—調查測繪—勘探試驗—報告編制—成果審驗的程序進行，充分利用已有的資料和科研成果，相互驗證和綜合分析，用經濟、合理的勘察工作量取得必要的、可靠的勘察成果，提高和保證工程勘察質量，為設計提供詳實準確的地質資料。

3.1 創新勘察理念

3.1.1 項目特點、重點

本項目以山地為主，路線經過區域山脈縱橫，峰巒疊嶂，溝谷深切，河流發育，地形復雜，受后期地質構造和長期的侵蝕、剝蝕作用影響，局部形成丘陵和河谷平原。地勢略呈東北低西南高，相對高差322m。項目區地貌單元豐富，包括河谷平原區、緩坡丘陵區、黃土丘陵區、黃土覆蓋基巖中低山區、構造溶蝕剝蝕中山區。沿線出露地層豐富，巖性較復雜，由老至新有古生界寒武系（∈）、奧陶系（O）、石炭系（C），中生界白堊系上統助馬堡組（K2z），新生界上第三系（N）、第四系（Q）。沿線Q3黃土很發育，可溶巖段落分布長，因此濕陷性黃土和巖溶的勘察是本項目的重點。

3.1.2 勘察方法

初詳勘階段首先在已確定的路線范圍內，根據沿線工程地質條件，采用了工程地質調繪、物探、鉆探、挖探、原位測試、室內試驗及定位觀測等綜合勘察方法，查清項目區地形地貌、地層巖性、工程巖土類型、水文地質、不良地質以及特殊性巖土分布等情況。然后根據不同地段工程地質特征和構造物類型，有針對性地選擇勘探手段，勘探工作量的大小以能夠解決工程地質問題和滿足設計要求為原則。各種勘察方法詳見表1。

3.1.3 優化濕陷性黃土勘察

項目區內緩坡丘陵區、黃土丘陵區和黃土覆蓋中低山區頂部分布有第四系上更新統（Q3）風積黃土，土質疏松，具大孔隙，垂直節理發育，具濕陷性，是本項目重點勘察的主要特殊巖土。其分布范圍廣，涉及工程類型多，給勘察工作帶來挑戰。針對以往項目濕陷性黃土勘察存在探井布設位置隨意、間距過大、深度不夠、取樣質量差等問題，影響濕陷類型、等級、深度的合理判定和濕陷段落的準確劃分及處治方法的合理選用。本項目嚴格根據地形地貌、工程類型針對性地布設探井。兩階段勘察共布設探井74個，保證每座橋梁橋臺布設1個探井，保證填方路基和一般路基均有探井布設，且控制間距合理。探井深度以挖穿濕陷土層，挖見地下水、厚層碎石土、砂土或Q2紅土方可終止開挖。探井取樣嚴格按照1.0m間距，127×200mm規格，人工采取質量等級為Ⅰ級不擾動樣。探井原狀樣品隨取隨封，用蠟密封，臨時存放在陰涼處，探井完成后及時將樣品送至工地試驗室，樣品裝箱運送，同時采取防震措施[1]。

表1 勘察方法一覽表

采用室內壓縮試驗測定黃土濕陷性，經試驗及計算分析，黃土丘陵區和黃土覆蓋中低山區的Q3風積黃土濕陷較嚴重，大部分為Ⅱ～Ⅲ級自重濕陷，局部為Ⅱ級非自重濕陷；緩坡丘陵區的次生黃土大部分為Ⅰ級非自重濕陷，局部為Ⅱ級非自重濕陷。主線扣除河床、谷底及隧道、挖方段落，需處治的濕陷性段落長40846m，約占路線長度的63%。在準確劃分濕陷類型段落基礎上，除設置完善的地表和地下排水系統，及時引排地表水和地下水外，處治手段選擇更有針對性。各類濕陷規模及處治方法詳見表2。

表2 濕陷性黃土概況一覽表

3.1.4 重視巖溶勘察

本項目的主要不良地質為巖溶。沿線可溶巖主要分布于K34+700—K53+500段，地層包括奧陶系石灰巖、白云質石灰巖和角礫狀泥灰巖，主要構造物包括橋梁16座，隧道3座。根據地質調查，地表零星裸露溶洞，整體規模較小，直徑0.5～1.0m，溶洞內現已全部被紅色黏性土及灰巖角礫填充。鑒于巖溶發育的復雜性、隱蔽性，兩階段勘察在可溶巖段落的橋梁盡量做到每個墩臺至少布設1個鉆孔，必要時，與物探結合進行綜合勘探。隧道勘察結合物探手段進行綜合勘察，對物探異常帶布置勘探鉆孔進行驗證[1]。

可溶巖段落初詳勘兩階段共完成鉆孔104個，其中揭示巖溶的鉆孔7個，溶蝕特別發育的鉆孔4個，涉及高家堡互通AK0+944.7分離式立交橋、劉虎獅特大橋。鉆探揭示溶洞均為全充填。綜合分析項目區巖溶不太發育，對構造物的穩定性影響不大，但個別路段個別構造物的巖溶很發育，對橋址地基穩定性有一定影響。

高家堡互通AK0+944.7分離式立交橋AK1+050—AK1+300段 ZK7、ZK9、ZK10 號 3 個鉆孔所揭露的灰巖巖芯部分破碎，巖溶發育，普遍存在鉆進過程泥漿漏失現象。其中ZK7鉆孔埋深48.6～49.7m、ZK9鉆孔埋深27.0～28.1m、ZK10鉆孔埋深26.0～30.0m為溶洞，全充填，充填物成分為可塑粉質黏土、強風化灰巖碎塊，鉆進過程無掉鉆現象，但泥漿漏失嚴重。劉虎獅特大橋ZK1鉆孔揭示，埋深43.5～47.0m為溶洞，全充填，充填物成分以砂土為主，含少量白云質灰巖顆粒，鉆進無掉鉆現象，但鉆速奇快，鉆進過程漏漿較嚴重，其他鉆孔雖未揭示溶洞，但部分鉆孔溶蝕較發育。綜合評價，巖溶對上述2座橋梁地基穩定性有一定影響。建議在巖溶發育深度內，橋梁基礎采用摩擦樁穿過，施工階段樁基礎開挖至設計標高后，須進行孔底巖溶探測，查清巖溶對橋墩臺地基穩定性的影響。

虎獅1號隧道采用高密度直流電法物探，在K39+780—K39+820（ZK39+780—ZK39+820）段埋深約20～60m間，均出現視電阻率下凹，呈漏斗狀，且視電阻率值中心低，四周高，解譯推測認為可能存在巖溶充泥現象，詳見圖1～圖3所示。該段右洞埋深32～36m，左洞埋深32.9～37.8m，左右線洞體埋深均位于可能存在巖溶充泥的深度范圍內，對圍巖穩定影響較大。經進一步鉆探驗證，鉆孔在解譯異常深度范圍內，巖體節理裂隙發育，巖芯呈碎塊狀和短柱狀，溶蝕較發育，局部填充黏土，鉆進過程有漏漿和局部鉆速快的現象，但未出現掉鉆。驗證結果和物探解譯成果基本吻合。綜合評價，此段圍巖穩定性差，圍巖級別判定為Ⅴ1級。

圖1 K39+645—K40+070段左洞測線視電阻率擬斷面圖

圖2 K39+645—K40+070段右洞測線視電阻率擬斷面圖

圖3 K39+645—K40+070段左右洞中間測線視電阻率擬斷面圖

3.2 引進鉆探監理

目前省內勘察項目均是自主管理，極易造成部分鉆探資料失真，鉆孔位置、高程、巖性、水位等直接影響工程設計的要素難以準確掌握。為提高外業鉆探質量，本項目積極引入了鉆探監理制，對每一個鉆孔進行GPS定位，對鉆孔鉆進過程、深度、巖芯采取、鉆探記錄、地下水位等與鉆探有關的環節進行旁站監理，要求鉆孔巖芯按5m一排依次排序并進行拍照，以便資料整理階段和歸檔使用，保證了勘察原始資料的真實性、準確性。

3.3 加大勘察投入

足夠的資金投入是保證高速公路項目勘察質量的物質基礎。勘察期間，各類構造物勘探點的數量、深度、密度嚴格按照有關規范、規程、標準及項目各階段勘察技術要求實施。即使是勘察難度最大隧道工程，也克服重重困難，不惜投入，力爭詳細查明隧址地質條件。隧址區地形復雜，在勘察中遇到的最大困難是在山頂鉆進，鉆機難以到位，鉆機和拉水車進出所修便道需大量壓占耕地。一方面按照鉆孔布設位置，修筑臨時施工便道；另一方面與隧址所在地鎮村領導及耕地戶主主動溝通，取得理解，測量占用耕地面積，合理補償。全線隧道工程兩階段勘察總計實施1156.8m/18孔，其中虎獅1號隧道完成鉆進246.5m/4孔，虎獅2號隧道完成鉆進323.8m/4孔，后頭山隧道完成鉆進75.0m/2孔，南背頭隧道完成鉆進187.0m/3孔，小峰隧道完成鉆進324.5m/5孔。雖然直接鉆探工作量看似不算大，但為完成這些鉆孔投入的修路搬遷費、鉆進拉水費、青苗補償費總計約30余萬元，勘察投入前所未有。完成的鉆孔對準確確定各隧道圍巖級別提供了有力的地質數據支撐，為設計提供了準確的地質資料，為后期施工提供了強有力的地質保障。

4 結語

右平高速公路勘察通過管理創新、理念創新、工作方式創新，提高了工作效率和勘察質量，取得了較好的勘察成果和經濟效益。勘察項目負責人制極大地激發了核心技術人員的主動性、積極性和創造性，對原本僵化的公路勘察體制猶如注入一劑強心劑，是一種非常有益的嘗試和探索。