山區高速公路工程地質勘察重點

李 勇

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001)

0 前 言

隨著社會的日益進步，現代化建設也日益推進，現代我國的高速公路建設已經不僅僅局限于平原地區了，而是已延伸至丘陵甚至山區，建構出了比較成熟的公路網體系，所形成的公路網極大地方便了人民生活和社會生產。我國山地面積較大，占總面積的70%，基于此現狀可見，當前我國在山區建設高速公路的工作任務是任重而道遠的。由于山區的復雜地形條件限制，導致路基需要頻繁地填挖，特殊路段較多，如深挖高填路段等，因此工作量巨大。因山區地形條件復雜，所以地質勘察工作十分重要，如此方可保證工程順利進行，提高施工效率。

1 工程概況

某合同段起訖樁號為YK1+640.000～YK6+600，全長達到4.960 km(以右幅計)，該工程段隧道起點進口端在YK1+767處，穿越3 968 m隧道終于出口端YK5+735，沿隧道出口設路基865 m至合同段終點YK6+600。

該隧道左右洞為分離布置，右洞全長3 968 m，左洞全長4 000 m，為特長隧道。圍巖類別為III～V類，最大埋深274 m。

2 工程特點

因山區的不良地質現象較多，其巖石結構和種類也不盡相同，甚至部分地段具有一定的危險性。通常的特殊巖石和不良地質有：泥石流、坍塌、動土、滑坡等。其中涉及范圍最廣、破壞性最強的地質現象是坍塌和凍土，其嚴重地阻礙了山區高速公路建設的發展。

除此之外，道路沿線的地貌也存在著很大的差異性，如地質條件和水文條件方面，其中的路埑高邊坡、陡坡路和高路堤的路基物理性能有較大差異且變化性過大，極易造成路基的沉降，進而導致路基不穩定。在勘察特殊地質條件的公路時，主要應用工程地質物探方式或工程地質調繪方式。

3 勘察方法

對隧道的勘察過程中，采用了綜合勘察方法，其中包括：坑探、物探、鉆探地質調查，來查明隧道的地質條件和不良的地質現象。

3.1 綜合物探

對隧道進行物探勘察方法包括淺層折射地震法勘察、高密度電法勘察、面波法等。

3.1.1 淺層折射地震法勘察

當入射波以臨界角投射到地下折射界面時將會產生折射波，通過折射波的時距曲線，進而將下伏界面的深淺和相對界面的速度提取出來，用以確定低速帶的厚度，并可以準確確定斷裂破碎地帶的范圍和位置。在勘察中采用國產SWS淺震儀，雙重相遇觀測系統，點距5 m，錘擊震源，采用γo法繪制：γo(x)曲線及Q(X)曲線，把低于正常巖石速度70%的地段確定為斷層破碎帶，低速帶的中心定為斷層中心。

3.1.2 高密度電法勘察

高密度電法可以根據地下介質的電性差異，再通過采集，掌握地下的介質電阻率所分布的情況，基于此情況繪制相關的等值線圖，依據電阻率的變化總結其特征，最終確定斷裂破碎帶的具體位置。在勘察過程中采用國產WDZJ-1儀器，此裝備具備四級裝置，點距離為5 m，可支持成象，也可繪制出二維模型。如圖1所示，隧道進洞口處高密度電法橫剖面圖，160處有明顯的低阻異常，在整個隧道施工過程中地質條件完全相符，推斷為斷層破碎帶。

圖1 隧道進洞口處高密度電法橫剖面圖

經高密度電法工作后，視橫剖面圖上反應了層狀土的存在，在調查地段上共有3層：第1層視電阻率為250～500 Ωm；第2層視電阻率為125～500 Ωm；第3層視電阻率為5～125 Ωm。

3.2 鉆 探

先期物探勘察結果顯示，在相應位置布置了鉆孔，鉆孔鉆到壓水試驗設計深度進行壓注水試驗，計算巖體的透水率[1]。測定穩定水位和聲波測井，聲波測試采用國產RSMSYS智能超聲波測試儀及一發雙收探頭對鉆孔進行波速測試，測點距0.2 m，可以根據現場測試所得的波形信號拾取聲波走時，計算聲波速度數據，再用此值計算孔內巖體的完整性系數，然后取巖樣進行物理力學試驗。

3.3 隧道地質超前預報

為了防止隧道開挖突發性災害，保證施工工期，較為有效的手段就是隧道地質超前預報，其還可以幫助及時調整支護參數，保證施工質量和控制隧道建設成本。施工流程如圖2所示。

圖2 超前地質預報施工流程

根據地質復雜程度分級，不同類型和不同級別的地段需要采用不同的預報方法，需要對不同的地段進行地質預報分級。

4 地質勘察重點

4.1 準備工作

在進行山區高速公路勘察工作之前，責任人要先準備好相關資料的收集，即利用多種方式獲取所勘察地區的原有資料，如地區地質情況、水文情況特征等。水文地質情況適宜運用1∶20萬精度的地圖來獲取所勘探地區近幾個月的氣象資料，之后再將這些資料信息整理成一份報告，依據此相關材料進行地質災害的專項評估，地質災害評估后再進行抗震系數評估，包括已知的滑坡、泥石流等方面，并以報告的方式呈現。整理好區域材料后可運用ArcGIS、Global Mapper等GIS軟件掃描圖件轉換坐標與配準，此方案可配合路線方案同步使用。整理好專項報告后要進行實地排查，確定好實地的有害地質情況和特殊巖石結構。勘察大綱可以指引目前的山區高速公路工作，并且勘察大綱也對勘察工作的順利執行有著積極的促進作用。勘察大綱針對一些特殊地質的突發情況和設置工程結構都進行了充分的說明。所以，實地勘察工作開展之前，收集整理好資料是十分有必要的，并提前分析預見性的問題，制定出有效的應對策略。

4.2 勘察外業工作

4.2.1 工程地質調繪

工程勘測工作是十分重要的，影響工程質量和進度有很多因素，源頭來講就是工程地質調繪，它直接決定著能否快速落實地質選線工作[2]。收集好相關地質調繪資料后，要結合實地對原有資料進行分析。當前一些工程中普遍存在的現象是輕視調繪工作、重視鉆探工作，甚至一些施工單位將1∶20萬區域的地質資料作為調繪最終成果，如此一來其中一部分高速公路在施工工程的設計時就出現了大幅度調整的情況，缺少了有效的地質調繪，很容易致使忽略了走廊滑坡，從而為后期的施工埋下安全隱患或不必要的麻煩。

基于此，工作人員在工程地質調繪階段就需要注意實踐，認真查明地面坡度等接觸面的形態，必須充分掌握不利于施工的特殊材質路段如軟弱巖層，評定好其穩定性，再熟知不良地質和特殊巖土性質以及其分布情況對與整個工程的影響。查清楚地下水的活動情況也是十分重要的，它嚴重影響著地基的穩定性。掌握好自然地質條件的真實面貌是施工的必要前提，通常來說可以把地貌單元邊界、斷層、地下水出露點以及特殊性巖土和不良地質體作為調繪點，寬度高路堤應當>2倍路基寬度，隧道兩側應該>200 m，深路埑要高于邊坡高度的3倍以上，橋梁兩側應該>100 m。

4.2.2 勘察路基、邊坡

與平原地貌相比而言，山區地形較為復雜，存在很多特殊地貌，如半填半挖式和高填深挖式路段。在實際勘察巖質邊坡的過程中，工作人員最容易忽略的是節理、軟弱巖層等結構面，在對邊坡、路基穩定性進行分析時僅統計巖層的產狀，不能分析結構面，深度不夠，部分地區邊坡開挖過后，就會因結構的限制出現失穩、變形等情況。針對土質的邊坡，需要和工程地質類別法相結合，再對邊坡的自然坡腳和邊坡穩定性進行調查和計算，從而設計出更為科學合理的參數指標[3]。

4.2.3 隧道的勘察

山區高速公路隧道大多都有高差大、陡峻的特點，極其不利于施工，相比較來說施工環境惡劣，而且該特點是影響勘察進度的主要因素，對于隧道施工而言，隧道鉆孔工作是重中之重，做好此項工作意義深遠。在進行隧道鉆孔時要堅持以下三原則：即鉆探驗證、綜合分析和物探先行，選擇的鉆孔布置點為斷層、地層分界線，進而提高勘察工作布設的科學性，減少勘察成本。

5 結束語

隨著社會的不斷進步，山區高速公路的不斷延伸，隧道工程的規模也逐漸加大，山區的地形和地質條件尤為復雜，實地勘測也愈發困難，如此嚴峻的地形條件就為勘察技術人員提出了更高的要求，需結合實地情況運用多種方式方法，運用好現代科技、專業的設備、宏觀和微觀控制技術等途徑，共同輔助勘測工作，不斷驗證，進而得出正確結論。除此之外，項目勘察責任人還要創新業務之外的組織管理模式和質量管理模式，不斷完善鉆探技術和工藝，不斷創新為提高工作效率提供技術支撐，動態掌握勘察所需成本和勘察的進度，進而確保勘察的質量，為我國山區高速公路工程建設添磚加瓦。

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