10公路工程地质勘察

10公路工程地质勘察本章要点公路路基、桥梁、隧道工程地质勘察主要内容、方法与报告编制。学习目标通过学习本章内容，掌握公路路基、桥梁、隧道工程地质勘察的基本方法。10.1概述10.1.1公路工程地质勘察的目的任务和阶段划分公路工程地质勘察，就是运用地质、工程地质的理论和各种技术手段，实地调查、研究公路要穿越地带的工程地质条件。公路工程地质勘察的目的，是为公路选线、测设、施工和使用提供经济合理而又正确完整的工程地质资料。公路工程地质勘察的任务，包括以下几项：1.查明公路沿线的工程地质条件，如地形与地貌、地层与岩性、地质构造等情况；2.在路线基本走向范围内，根据工程地质条件，优选路线方案，并对各路段可能布线的区间进行初勘；3.对定线后的各路段的工程地质条件，作出定性和定量评价；4.配合路线测设、施工，根据不同路段的工程地质条件，对路基、桥涵、挡防等工程建筑物类型、结构以及施工方法，提出可行性的建议；5.对不良地质的路段进行开挖、切坡施工时和工程兴建后所要发生的变化，制订出相应的安全措施。工程地质勘察应分阶段进行，常用的设计阶段与步骤有：可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察。不同的测设阶段，对工程地质勘测工作有不同的要求，在广度、深度和重点等方面面是有差别的。其中可行性研究勘察应符合场地方案确定的要求；初步勘察应符合初步设计或扩大初步设计的要求；详细勘察应符合施工设计的要求。对工程地质条件复杂或有特殊施工要求的重要工程，还应进行施工勘察；对面积不大，工程地质条件简单的场地或有建筑经验的地区，可简化勘察阶段。10.1.2公路工程地质勘察内容一、新建公路工程地质勘察（一）新建公路工程地质勘察的内容1.路线工程地质勘察主要查明与路线方案及路线布设有关的地质问题。选择地质条件相对良好的路线方案，在地形、地质条件复杂的地段，重点调查对路线方案与路线布设起控制作用的地质问题，确定路线的合理布设。2.路基、路面工程地质勘察亦称沿线地质土质调查。在初勘、定测阶段，根据选定的路线位置，对中线两侧一定范围的地带，进行详细的工程地质勘察，为路基路面的设计与施工提供工程地质和水文地质资料。3.桥涵工程地质勘察按初勘、详勘阶段的不同深度要求，进行相应的工程地质勘察，为桥涵的基础设计提供地质资料。大、中桥桥位多是路线布设的控制点，常有比较方案。因此，桥梁工程地质勘察一般包括两项内容：一是对各比较方案进行调查，配合路线、桥梁专业人员，选择地质条件比较好的桥位；二是对选定的桥位进行详细的工程地质勘察，为桥梁及其附属工程的设计和施工提供所需要的地质资料。4.隧道工程地质勘察隧道多是路线布设的控制点且影响路线方案的选择。通常包括两项内容：一是隧道方案与位置的选择，包括隧道与展线或明挖的比较；二是隧道洞口与洞身的勘察。5.天然筑路材料工程地质勘察修建公路需要大量的筑路材料，其中绝大部分都是就地取材，如石料、砂、粘土、水等。这些材料质量的好坏和运输距离的远近，直接影响工程的质量和造价，有时还会影响路线的布局。筑路材料勘察的任务是充分发掘、改造和就近利用沿线的一切材料对分布在沿线的天然筑路材料和工业废料，按初勘和详勘阶段的不同深度进行勘察，为公路设计提供筑路材料的资料。（二）新建公路地质勘察资料整理1.全线工程地质说明书（1）序言，说明勘察工作的目的、依据、起讫时间、完成情况、主要的工作方法、现有资料利用及有必要说明的问题。（2）描述自然地理、地层、地质构造等工程地质条件的情况及对公路的影响。（3）地震烈度的分析，并提出抗震措施。（4）筑路材料分布、种类、质量、蕴藏量、开采条件及供应方式等。（5）说明小桥涵及其它人工构造物的基础地质情况。（6）关于岩土物理力学指标的分析评价。（7）各比选方案的工程地质评价和方案选择。（8）提出全线主要工几程地质问题的处理意见。2.工程地质平面图当控制路线选择的路段地质条件复杂时，应绘制地质平面图。（1）岩层分界线及成因、时代、产状。（2）地质构造线，如节理、裂隙、断裂、褶曲等。3.添绘路线纵断面图中的地质说明主要表明地貌、岩性特征以及土石分类等。4.各类测试原始资料的汇总分析（1）勘察资料按各种不同勘察方法和不同测试资料，分类汇总成册。（2）气象资料、气温、风、降水量、冻结、雪等汇总。（3）对不良地质地段做专项资料汇总。二、改建公路工程地质勘察（一）改建公路工程地质勘察内容1.收集沿线的地形、地貌、工程地质、水文地质、气象、地震等资料。2.收集有关桥梁、隧道和防护、排水等构造物的新建、改建或加固工程所需的地质资料。3.收集原有公路路况资料。4.调查原有公路的路基、路面、小桥涵等人工构造物的状况及病害，研究病因及防治的效果。对原有公路的工程地质、不良地质地段的道路病害应力求根治。5.当路线因提高等级或绕避病害而另选新线的路段，应按新建公路的要求进行工程地质勘察工作。（二）改建公路工程地质勘察的资料要求1.工程地质说明书:（1）全线工程地质说明书，主要论证沿线工程地质条件，评价对原有工程的利用程度；（2）不良地质、特殊岩土及其它道路病害路段的工点说明，应论证地质现象特征及提出治理方案；（3）原有公路等级、历史和现状、现有交通量及其组成、交通量的增长率和公路适应情况；（4）路基、路面的现状和不符合改建技术标准路段的主要问题；（5）原有路基、路面、桥涵等的加固、加宽、接茬等处的工程地质特征；（6）沿线筑路材料的分布及采运条件。2.不良地质、特殊岩土、路基病害等有关项目的调查表;3.原有路面整体补强测试图表;4.工程地质图，按新建公路地质图的有关规定编制;5.勘探、试验、调查等资料。10.1.3工程地质勘察的主要方法工程地质勘察的方法主要有工程地质测绘（详见第9章）、工程地质勘探、地球物理勘探、工程地质试验、工程地质长期观测等。一、工程地质勘探在工程地质勘察过程中，当露头不好，不能判别地下隐蔽的地质情况时，可采用工程地质勘探，此项工作一般在工程地质调查与测绘的基础上，通过采用物探、简易钻探、钻探、原位测试等综合方法进行。工程地质勘探的主要任务是探明地下有关地质情况，如地层、岩性、断裂构造、地下水位、滑动面位置等。为深部取样及现场原位试验提供场所，利用勘探坑孔可以进行某些项目的长期观测工作以及物理地质现象处理工作。1.挖探挖探是工程地质勘探中最常用的一种方法，可分为坑探和槽探。它就是用人工或机械方式进行挖掘坑、槽，以便直接观察岩土层的天然状态以及各地层之间接触关系等地质结构，并能取出接近实际的原状结构土样，该方法的特点是地质人员可以直接观察地质结构细节，准确可靠，且可不受限制地取得原状结构试样，因此对研究风化带、软弱夹层、断层破碎带有重要的作用，常用于了解覆盖层的厚度和特征。它的缺点是可达的深度较浅，易受自然地质条件的限制。（1）坑探垂直向下掘进的土坑。浅者称试坑，深者称探井。断面一般采用1.5mx1.0m的矩形，深度一般为1.5-2.0m，探井深度为2-4m。坑探用以揭示覆盖层的厚度和性质。（2）槽探是一种长槽形开口的坑道，宽0.6一1.0m，长度视需要而定，深小于3m。常用于追索构造线，查明坡积层、残积层的厚度和性质，揭露地层层序等。2.简易钻探是公路工程地质勘探中经常采用的方法，优点是：体积小，操作简便，进尺较快，劳动强度小。缺点是不能采用原状土样，在密实或坚硬地层内不易钻进或不能使用。常用的简易钻探工具有洛阳铲、锥探和小螺纹钻等，其中小螺纹钻是用人工加固回转转进的，适用于粘性土地层，采取扰动土样，钻进深度小于4一6m。3.钻探钻探是指用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地表下地层，并可以沿孔深取样的一种勘察方法。在工程地质勘探中，钻探是直接了解地下地质情况，广泛采用的重要手段。它可以获得深部地层的可靠地质资料，钻探主要用于桥梁、隧道及大型滑坡等不良地质现象的勘探。（l）钻探的基本步骤破碎岩土使小部分岩土脱离整体而成为粉末、岩土块或岩土芯的现象，岩土借助冲击力、剪切力、研磨和压力来实现破碎。采取岩土用冲洗液（或压缩空气）将孔底破碎的碎屑冲到孔外，或者用钻具靠人力或机械将孔底的碎屑或岩芯取出地面。保全孔壁为了顺利进行钻探工作，必须保护好孔壁，不使坍塌。一般采用套管或泥浆来护壁。（2）钻探要求钻孔按技术要求可分为技术性钻孔和一般钻孔。一般钻孔多是为工程需要而布置的，无论从深度上还是取样要求方面低于技术性钻孔。技术性钻孔要布置在地貌、地质构造、地层变化大且具有代表性的部位，采取原状土样。钻孔深度，一般以结构物类型、工程规模、岩土类别、持力层深度、桥涵及防护等工程基础深度、隧道埋置深度和其它工程处理深度而定，以满足能评价工程地质条件，确定适宜的基础类型和埋深。（3）钻探方法钻探根据钻进时破碎岩石的方法，可分为冲击钻进、回转钻进、冲击一回转钻进、振动钻进、冲洗钻进。冲击钻进是利用钻具的自重，反复自由下落的冲击力，是钻头冲击孔底以破碎岩石而逐渐钻进，不能取得完整岩芯。回转钻进是利用钻具回转，是钻头的切刃或加研磨材料削磨岩石而不断钻进，机械回转钻进可适用于软硬不同的地层。冲击一回转钻进的钻进过程是在冲击与回转综合作用下进行的。适用于各种不同的地层，能采取岩芯，在工程地质勘察中应用也较广泛。振动钻进是利用机械动力所产生的振动力，使土的抗剪强度降低，借振动器和钻具的自重，切削孔底土层不断钻进。冲洗钻探是通过高压射水破坏孔底土层从而实现钻进。该方法适用于砂层、粉土层和不太坚硬粘土层，是一种简单快速的钻探方式。但该方法冲出地面的粉屑往往是各种土层的混合物，代表性很差，给地层的判断、划分带来困难，因此一般情况下不宜采用。（4）钻探成果钻探的成果可用钻孔柱状图来表示，图中应标出地质年代、岩土层埋藏深度、岩土层厚度、岩土层底部绝对标高、岩土的描述、柱状图、地下水位、测量日期、岩土取样位置等内容，其比例尺一般为l：100一1:500，如图10-1所示。钻孔柱状图23.00m大桥工程地质综合描述稳定水位:钻孔深度:(m)钻孔座标:工程地址:X=Y=层底标高钻孔编号:地层层深工程名称:层厚比例尺1:100(m)(m)至自时代里程桩号:孔口标高:地质综合描述(击)ZK1工程日期:2007年08月01日～2007年08月03日T3Zh0(kPa)0(kPa)ml480apl42000.001.205.608.9012.4016.2020.401.202.106.209.9016.2020.4023.001.200.900.601.003.804.202.602.104.602.504.605.601.0060802006.207.901.702507.908.901.003004005505009.9012.402.505009002.72mK0+024.538553843.254309248.7882360.162358.962358.062355.562354.562353.962352.262351.262350.262347.762343.962339.762337.16第四系全新统冲洪积层含碎石卵石土：灰色。松散～中密。岩性主要为板岩,变质砂岩、石英正长岩。卵石粒径一般为3～10cm,含量50%～80%，呈棱角状～次圆状，磨圆度较差。可见粒径＞20cm的漂石，漂石呈次棱角状，粒径20～100cm左右，含量5%～10%左右。以粉、细砂、砾砂充填，充填松散。分选性差～一般。饱和。根据超重型动力触探试验成果，按密实度将卵石土分为三个亚层（力学分层）：松散卵石层N120≤3稍密卵石层3＜N120≤6中密卵石层6＜N120≤11下伏三叠系侏倭组变质粉砂岩、板岩。第四系全新统冲洪积层粉砂土：灰色。稍密。饱和。砂粒主要由长石、石黄、云母组成。含粒径约5～10mm砾砂或碎屑，含量约5%～10%。第四系全新统冲洪积层含碎石卵石土：灰色。稍密。岩性主要为板岩，变质砂岩、石英正长岩。卵石粒径一般为3～8cm，含量55%～70%，呈棱角状～次圆状，磨圆度较差。可见粒径＞20cm的漂石，漂石呈次棱角状，粒径20～100cm左右，含量5%～10%左右。以粉、细砂、砾砂充填，充填松散。分选性差