多地貌條件下的高速公路勘察研究

王強

中鐵現代勘察設計院有限公司 天津 300300

我國地形多種多樣，既有巖體致密穩定、質地堅硬的巖體條件，又有多變復雜、缺陷突出的特殊地質。本文以某高速公路勘察為背景，在獨特的自然條件和地理環境下，多種地貌地質條件同時出現，致使該地區的勘察工作存在較大的難度。

1 復雜地質地形勘察中存在的主要問題

其主要勘察內容有兩個，即現場鉆孔勘察、土質工程巖性的綜合評價，勘察技術缺陷等問題。

1.1 鉆孔勘察

（1）如何合理確定孔位的間距和深度。孔位的間距設計，若巖土的性質多變且不穩定，在孔間距設計時未進行加密設計。以往的勘察方案，不能盲目地照搬套用，要制定與該工程最符合適用的布孔方案。高速公路屬于線性帶狀工程，很多外業勘察技術人員，面對現場隨機出現的各類問題應變能力不足，編錄資料不認真，直接造成兩個孔位間的地層差異懸殊，勘察結果失真。另外，外業之前未對相關巖體性質進行深入了解，隨意參照等級標準進行勘察，導致試樣采集后在進行樣本分析時，常常會出現特殊性巖土的結論，直接影響地基等級發生變化[1]。

針對高速公路的勘察工作，在初步勘察階段，一般路基地質勘察深度不小于2．0m，可選擇挖探、螺旋鉆進行勘察。高填方路基、陡邊坡路基的勘察深度應到達巖土持力層標高或勘察到巖層以下3m，并符合沉降穩定性計算的要求。深挖路塹段路基，控制性勘察孔深度要達到設計高程以下穩定土層3m以上。

（2）地下水位的試樣采取及測試。在實際測量地下水位的過程中，對待測孔水位高程量測時，對抽水井的干擾、滋出地下水的陡壁等情況未引起重視，地下水位測量不準，為后續施工埋下隱患。此外，沒有按照相關的規范要求進行試樣采集，原狀芯樣完整性欠缺、數量不夠、密封不好等，導致樣品水量散失，含水率不準。

（3）原位測試。應根據要求進行原位測試，否則所采集的數據會不準確，尤其當氣溫與地溫之間的溫差較大，測試結果更加明顯。在進行原位測試時，未對標準試驗進行校正，當試驗桿長與勘察深度對應不準確時，或孔底出現縮徑、存留部分土樣時，會導致標貫器不能準確到達測試位置，造成貫擊數失真，測試結果不準。

1.2 評價問題

（1）地基的均勻性評價。高速公路勘察工作，要依據行業標準《公路工程地質勘察規范》規定進行地基均勻性評價，而《巖土工程勘察規范》中地基均勻性評價范圍更多是針對工業與民用建筑進行評價的。目前由于國家還尚未給出一個相對應的具體評價方法。

（2）地震的效應問題。應先對擬建工程及周邊場地進行剪切波速測試。有部分勘察單位在勘察工作實施階段忽略覆蓋層厚度和場地類別判定，在很大程度上影響抗震評價結果，影響工程造價。在對地基基礎評價與分析時，基礎處理后的基礎類別、場地級別以及剪切波速的變化等不進行二次分析，影響地震評價。

1.3 諸多勘察技術問題未得到解決

隨著施工技術的不斷提升，工程項目對基礎的深度、要求在不斷提高，勘察工作實際遇到的技術問題逐步增加。以高速公路項目為例，主要問題表現為：因為巖體風化程度不同而導致巖層界面界線不清晰；作業現場可能存在不明孔洞、地下構造物，而孔洞與構造物的具體分布范圍、分布形態和埋置深度等無法準確勘察；施工現場原狀芯樣具體指標無法做出準確試驗確定；部分技術人員在資料搜集與整合時粗心大意，現場技術人員的隨機應變能力欠缺，現場技術交流存在障礙等。

2 在復雜地質條件下的主要勘察技術方法

為保證高速公路工程勘察技術參數的準確性，要以適用性與針對性強為原則，合理選擇勘察方式，常規的勘察技術有：地層勘察、波速測試與靜力觸探、土工試驗、現場地形測繪、鉆孔取芯等方法。

2.1 地層勘察

高速公路常用的勘察鉆機主要有淺鉆與巖心鉆兩類。為保證芯樣完整性，防止塌孔，實際作業時一般通過泥漿護壁輔助，循回鉆進、取芯的做法，在砂土層中采取率要大于75%，在粘土層中采取率要大于90%。取芯過程中要詳細記錄各土層的橫向與豎向巖層變化，觀察和記錄每個土層的性質，宏觀角度進行地層分布區域研究。要認真判斷不同深度的芯樣特點，分別對芯樣指標科學確定。

2.2 室內試驗

要針對性的安排室內試驗，對擬建環境可能存在的土質問題進行詳細分析。通過室內試驗，對芯樣的各項物理指標進行科學合理的判定，為巖土工程的分析和評價提供有效的依據。常規高速公路項目芯樣實驗，主要物理性指標包括：物理性質顆粒分析、壓縮試驗測定、水質分析等。

2.3 地質測繪

主要目的：在復雜地質條件下對地形進行細致地分析和調查，深入研究該區域的地質地層構造、地貌特點以及一些不良地質條件、可能存在的地質災害等。在復雜地質條件下更好地對地貌單元、地質的形成原因、紋理的具體分布情況、巖土形成的年代以及性質進行劃分，做好巖土層風化程度的鑒定工作。

2.4 原位測試

原位測試是在土層原始位置或原始狀態下，對土層進行的測試行為。高速公路原位測試一般采用靜力觸探的方法進行測試。靜力觸探其原理是利用靜力將探頭壓入土層中，根據土層反饋的阻力不同，判斷地層中各個土層的物理力學性能。實際操作時使用了天津港達TZKjt-1型靜力觸探儀，該儀器能現場測試并保存數據，后期可以通過電腦進行數據整理與分析，操作簡單，準確率高。

動力觸探具有勘察與測試雙重應用，可分為輕型、重型、超重型靜力觸探，區別主要是適用于不同土層。動力觸探要在原始位置、原始含水量、原始結構、原始荷載下進行測試。輕型動力觸探試驗適用于深度不大于4m的粉土、黏土土質，主要由新近沉積黏性土、粉土粉砂、細砂以及由黏性土、粉土組成的素填土[2]。重型動力觸探試驗適用于砂土和礫卵石。超重型動力觸探試驗適用于砂卵石、碎石土、軟巖等。

3 針對復雜地質地形條件下改進巖土勘察工作的措施

3.1 完善巖土勘察管理制度，提升質量

多地貌條件下高速公路勘察技術現狀，與國家標準的規定還存在差距。為了改變現狀，提升勘察水平，不但要根據高速公路實際地貌如實進行勘察，還要完善有關的管理制度，依據勘察工期制定合理工作計劃，提高勘察質量。

3.2 強化技術隊伍建設，提升技術人員綜合素質

多地貌下勘察工作由專業的勘察單位實施，勘察團隊相對成熟穩定，但人員綜合能力參差不齊。技術人員的能力水平是勘察工作的基礎與核心，專業知識能力、綜合素養對整個勘察工作的質量與進度起到關鍵作用。要重視勘察人員的隊伍建設，形成高中低各層階管理、做好分工，重視內部審核與校對。定期對勘察技術人員開展教育與培訓，積極召開內部技術交流與外部學術講座，豐富他們的知識面，提升專業能力，擴大知識深度和廣度。要特別注重從業人員的職業道德水平建設，提高從業人員責任心，提升人員處事應變能力，保證多地貌下高速公路勘察工作的質量。

3.3 積極引進先進勘察技術并尋求創新

在多地貌條件下高速公路勘察過程中，首選使用克里格法，該方法對勘察點布設方法比較合理。克里格法是統計學主要內容之一，從變量相關性與變異性作為主要出發，在有限區域內對該區域變量所選取的數值進行無偏、最優的選擇。克立格法主要有三個概念：區域變化量、協方差函數、變異函數。在充分考慮區域量變函數基礎上進行勘察布孔，提高了勘察點位布設的科學性。在高速公路勘察項目的分析階段，使用高密度電阻率法與多道瞬態面波的勘察技術，利用土與巖石的物理與化學差異，提高了勘察工作的精準度。與此同時，將勘察技術與物探技術相結合，將不斷進步的物探技術作為勘察工作的輔助，對提高工程勘察工作的精度與質量發揮重大作用。在實際的勘察過程中，利用數理統計與回歸分析的方法，可以準確計算出勘察基底承載數值，自動篩除異常數據，大大降低勘察數據的誤差。在勘察資料整理階段，可以充分利用計算機輔助，提高勘察工作的工作效率與準確性。在對復雜地形地質條件的巖土進行勘察，優先選用科學先進、性能穩定的勘察技術，對實際結果深入的分析研究，提高勘察團隊的整體水平，確保勘察的質量與進度[3]。

3.4 記錄保存好內業資料

勘察工作最終以文字數據形式交付，勘察過程中資料分析與整理工作是影響勘察質量的主要因素，關系整個成果的成敗。勘察資料必須真實、準確，要及時、完整將外業資料進行歸檔。每一名勘察技術人員，必須在外業與內業整個進行過程中，對異常數據科學篩選、合理分析，依據勘察進度及時完成各項數據的記錄、整理與歸檔工作。

4 結語

在復雜的地質條件下做好高速公路工程勘察工作，對高速公路工程的設計、安全、造價等方面影響巨大。只有依托優秀的勘察團隊、選擇合理的勘察技術，使用科學的分析方法，追求嚴謹務實的工作態度，才能把高速公路勘察工作做好，對預防工程事故發生、保證工程質量提供基礎保障。