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第十四章道路与桥梁2007年，我国高速公路通车里程突破5万公里，仅次于美国。2010年达到6.5万公里。第一节道路(路基)一、公路与铁路在结构上虽各有其特点，但两者却有许多相似之处：(1)它们都是线型工程，往往要穿过许多地质条件复杂的地区和不同地貌单元，使道路的结构复杂化；(2)在山区线路中，崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象都是道路的主要威胁，而地形条件又是制约线路的纵向坡度和曲率半径的重要因素(3)两种线路的结构都是由三类建筑物所组成：第一类为路基工程，它是线路的主体建筑物(包括路堤和路堑)；第二类为桥隧工程(如桥梁、隧道、涵洞等)，它们是为了使线路跨越河流、深谷、不良的地质和水文地质条件地段，穿越高山峻岭或使线路从河、湖、海底以下通过等；第三类是防护建筑物(如明硐、挡土墙、护坡、排水盲沟等)。在不同线路中上述各类建筑物的比例也不同，主要决定于线路所经地区工程地质条件的复杂程度。公路与铁路的工程地质问题大体相似，但铁路比公路对地质和地形的要求更高。高等级公路比一般公路对地质条件的要求高。•当铺设轨道或路面的路基面低于天然地面时，路基以开挖方式构成，这种路基为路堑。•作用：缓和道路纵坡或越岭线穿越岭口控制标高；•危害：破坏了厚地层的天然平衡状态，不利于排水，通风；•注意点：边坡稳定性要好，须设置边沟，必要时还须设置截水沟以利排水。二、(一)路线选择是由多种因素决定的，地质条件是其中的一个重要的因素，也是控制性的因素。路线方案有大方案与小方案之分，大方案是指影响全局的路线方案，如越甲岭还是越乙岭，沿A河还是沿B河，一般是属于选择路线基本走向的问题；小方案是指局部性的路线方案，如：走垭口左边还是右边，沿河右岸还是左岸，一般是属于线位方案。工程地质因素不仅影响小方案的选择，有时也影响大方案的选择。(二)道路路基包括路堤、路堑和半路堤、半路堑式等。在平原地区修建道路路基比较简单，工程地质问题较少，但在丘陵区，尤其是在地形起伏较大的山区修建铁路时，路基工程量较大，往往需要通过高填或深挖才能满足线路最大纵向坡度的要求。因此，路基的主要工程地质问题是：1、路基边坡稳定性2、路基基底变形与稳定性3、道路冻害4、建筑材料三、道路岩土工程勘察的任务是运用工程地质学的理论和方法，去认识道路通过地带的工程地质条件，为道路的设计和施工提供依据和指导，以正确处理工程建筑与自然条件之间的关系，充分利用有利条件，避免或改造不利条件，使修建的道路能更好更快更省的要求。道路是一种线形建筑物，它有着很大的长度，常常穿越许多自然条件十分不同的地区。道路又主要是一种表层建筑物，它受地质、地理因素的影响。因此，道路岩土工程勘察无论在内容、要求与方法上都有其自己的特点。道路岩土工程勘察，包括新建道路与改建道路的勘察工作，均应按照规定的设计程序分阶段进行。岩土工程勘察一般不应超越阶段的要求，也不应将工作遗留到下一阶段去完成。(一)1、路线岩土工程勘察在踏勘、初察、详察各阶段，与路线、桥梁、隧道专业人员密切配合，查明各条路线方案的主要工程地质条件，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，确定路线的合理布设，以减少灾害。路线岩土工程勘察并不要求查明全部工程地质条件，但对路线方案与路线布设起控制作用的地质问题，则应进行重点调查，得出正确结论。2、特殊地质、不良地质地区(地段)的岩土工程勘察特殊地质地段及不良地质现象，诸如盐渍土、多年冻土、岩溶、沼泽、风沙、积雪、滑坡、崩塌、泥石流等，往往影响路线方案的选择、路线的布设与构造物的设计，在踏勘、初察、详察各阶段均应作为重点，进行逐步深入的勘察，查明其类型、规模、性质、发生原因、发展趋势和危害程度，提出绕越根据或处理措施。3、路基路面岩土工程勘察路基路面岩土工程勘察亦称沿线土质地质调查。在初察、详察阶段，根据选定的路线方案和确定的路线位置，对中线两侧一定范围的地带，进行详细的工程地质勘察，为路基路面的设计和施工提供工程、地质、水文及水文地质方面的依据。4、桥渡岩土工程勘察大桥桥位影响路线方案的选择，大、中桥桥位多是路线布设的控制点，常有比较方案。因此，桥渡工程地质勘察一般应包括两项内容：首先应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；然后再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。5、隧道岩土工程勘察隧道多是路线布设的控制点，长隧道尤其影响路线方案的选择。隧道工程地质勘察同桥渡一样，通常包括两项内容：一是隧道方案与位置的选择；二是隧道洞口与洞身的勘察。前者，除几个隧道位置的比较方案外，有时还包括隧道与展线或明挖的比较；后者是对选定的方案进行详细的工程地质勘察，为隧道的设计和施工提供所需要的地质资料。前一项工作一般应在踏勘及初察时完成，后一项则在初察与详察时分阶段陆续完成。6、筑路材料勘察修建道路需要大量的筑路材料，其中绝大部分都是就地取材，特别是像石料、砾石、砂、粘土、水等天然材料更是如此。这些材料品质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、改造和利用沿线的一切就地材料，当就近材料不能满足要求时，则应由近及远扩大调查范围，以求得数量足够，品质适用，开采、运输方便的筑路材料产地。(二)道路岩土工程勘察方法，主要有研究既有资料、调查与测绘、勘探、试验与监测等几方面。1、研究既有资料收集和研究路线通过地区既有的有关资料，不仅是野外工作之前准备工作的重要内容，也是工程地质勘察的一种主要方法。特别是在既有资料日益丰富、信息手段日益先进的今天，这种方法显得越来越重要。(1)区域地质资料。如地层、地质构造、岩性、土质及筑路材料等。(2)地形、地貌资料。如区域地貌类型及其主要特征、不同地貌单元与不同地貌部位的工程地质评价等。(3)区域水文地质资料。如地下水的类型、分带及分布情况、埋藏深度、变化规律等。(4)物理地质作用和现象。如各种特殊岩土的分布情况、发育程度与活动特点等。(5)地震资料。如沿线及其附近地区的历史地震情况、地震烈度、地震破坏情况及其与地貌、岩性、地质构造的关系等。(6)气象资料。如气温、降水、蒸发、湿度、积雪、冻结深度及风速、风向等。(7)(8)工程经验。区内已有公路、铁路的主要工程地质问题及其防治措施等。2、调查与测绘调查与测绘是工程地质勘察的主要方法。通过观察和访问，对路线通过地区的工程地质条件进行综合性的地面调查，将查明的地质现象和获得的资料，填绘到有关的图表与记录本中，这种工作统称为调查测绘。一般情况下，道路工程地质调查测绘采用沿线调查的方法，而不进行测绘。但对地质条件复杂地区或重点工程地段，则应根据需要进行较大面积的工程地质测绘。3、勘探勘探是岩土工程勘察的重要方法，是获取深部地质资料必不可少的手段。在进行地质勘察时，应充分利用地面调查测绘资料，合理布置勘探点，以减少不必要的工作量；同时应充分利用地面调查测绘资料，分析勘探成果，以避免判断的错误。道路岩土工程勘探的方法有坑探、钻探、地球物理勘探等几类。前面已有讲述，本章不再重复。4、试验试验是岩土工程勘察的重要环节，是对岩土工程性质进行定量评价的必不可少的方法，是解决某些复杂的工程地质问题的主要途径。5、监测物理地质现象与作用是在自然环境不断变化的情况下发生与发展的，其中某些具有周年的变化过程，如盐渍土、道路冻害等；某些具有多年的变化过程，如滑坡、泥石流等；而另一些则可能兼有两种变化，如沙漠、多年冻土等。通过直接观察和勘探，只能了解某一个短时期的情况，要了解其变化规律，就需要做长期的观测工作，而掌握其变化规律，有时则是工程设计所必需的，因此，长期观测是岩土工程勘察的重要方法，在某些情况下则是必需的。长期观测不仅可以为设计直接提供依据，而且可以为科学研究积累资料。在道路工程的实践中，对沙漠、盐渍土、滑坡、泥石流、多年冻土与道路冻害等物理地质作用与现象，都有设立长期观测站的实例和经验。第二节一、当道路跨越河流、山谷或与其他交通线路交叉时，为了道路的畅通和安全，往往要修桥梁。它是道路建筑工程中的重要组成部分。如我国成昆铁路全长1083km，就有大、中桥梁800多座，共长约80km。桥梁技术在解放后的铁道建设中得到迅速发展，无论在技术标准、设计、施工、规模与速度等方面已走在世界先进的行列。二、(一)桥墩台主要工程地质问题包括桥墩台地基稳定性、桥台的偏心受压及桥墩台地基的冲刷问题等。1、桥墩台地基稳定性问题桥墩台地基稳定性主要取决于墩台地基中岩土体的允许承载力，它是桥梁设计中最重要的力学数据之一，它对选择桥梁的基础和确定桥梁的结构型式起决定性作用，影响造价极大，是一项关键性的资料。2、桥台的偏心受压问题桥台除了承受垂直压力外，还承受到岸坡的侧向主动土压力，在有滑坡的情况下，还受到滑坡的水平推力，使桥台基底总是处在偏心荷载状态下；桥墩的偏心荷载，主要是由于列车在桥梁上行驶突然中断而产生的，对桥墩台的稳定性影响很大，必须慎重考虑。3、桥墩台地基的冲刷问题桥墩和桥台的修建，使原来的河槽过水断面减小，局部增大了河水流速，改变了流态，对桥基产生强烈冲刷，有时可把河床中的松散沉积物局部或全部冲走，使桥墩台基础直接受到流水冲刷，威胁桥墩台的安全，因此，桥墩台基础的埋深，除决定于持力层的埋深与性质外，还应满足下列要求：(1)在无冲刷处，除坚硬岩石地基外，应埋置在地面以下不小于1m处。(2)在有冲刷处，应埋置在墩台附近最大冲刷线以下不小于表14-3规定的数值。(3)基础建于抗冲刷较差的岩石上(如页岩、泥岩、千枚岩和泥砾岩等)，应适当加深。三、桥梁是道路建筑的附属建筑物，除特大型或重要桥梁外，一般不单独编制设计任务书，而桥梁的设计仅包括初步设计和技术设计两个阶段，且只有当道路初步设计被批准之后，才编制桥梁初步设计，对于工程规模较小而工程地质条件又简单的桥梁，其工程地质勘察工作可在一个阶段完成。(一)初步设计阶段工程地质勘察任务是在几条桥线比较方案范围内，全面查明各桥线方案的一般工程地质条件，并着重对桥线方案起控制作用的重大复杂地段进行详细勘察，特别是对其中关键性工程地质问题与不良地质现象的深部情况加以深入剖析，从技术可能性和经济合理性进行综合对比，为选择一条最优的桥线方案提供重要的工程地质依据。(二)技术设计阶段工程地质勘察任务是在已选的最优方案基础上，进一步大量进行钻探、试验和原位测试工作，着重查明个别墩基特殊的工程地质条件和局部地段存在的严重工程地质问题，为桥线选择基础类型及其最佳位置以及施工方法等提供必要的工程地质资料。桥基勘察应注意问题为桥墩台设计提供地质资料钻孔布置在工程地质调查与测绘的基础上进行，以避免盲目性取决于：设计阶段、桥位地质条件、拟采用基础类型钻孔深度取决于河床地质条件，基础类型和基底埋深操作规程取样、鉴别、记录