山区高速公路建设地质问题的考虑

维普资讯 http://www.cqvip.com 总第２１５期　２００６年第２期　交通科技　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．２１５　Ｎｏ．２　Ａｐｔ．２００６　山区高速公路建设地质问题的考虑　汪　艳　（武汉市公路勘察设计院武汉４３００１５）　摘要　论述山区高速公路建设各阶段应重视地质工作．提出勘察设计、施工、运营等不同阶段地　质工作的重点，分析目前在山区高速公路建设各阶段地质工作中存在的主要问题，并对山区高速　公路地质科技发展前景进行展望。　关键词　山区高速公路勘察设计施工运营工程地质条件地质病害　随着环境保护理念的日益深入，对于山区高　速公路的勘察设计、施工运营等方面的环保要求　也越来越高。山区公路环境载体主要是自然环　不良地质现象的制约，本阶段应尽可能详细地收　集区域构造地质、岩石地层、水文地质、工程地质、　地震地质、环境地质等方面的资料，利用遥感资料　分析区域性的地质灾害发生条件，进行初步的地　境，也是地质环境。山区一般地形地质条件复杂，　地质环境脆弱，地质灾害多发，高速公路的建设不　可避免的要切坡、填沟、打洞（隧道），对地质环境　造成严重破坏，处理不好还会诱发和加剧各种地　质灾害，增加公路建设投资，影响工期，甚至给运　质灾害评估，配合路线方案设计，进行必要的现场　踏勘和重点路段的调查，反复对比，优选出工程地　质条件最好、地质灾害最少、工程建设对地质环境　的不利影响最小的路线走廊带，真正贯彻地质选　线的原则。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、　营阶段带来严重的安全隐患。因此山区高速公路　的环保主要是地质环境的保护和地质灾害的防　治ＬＪ］。要建设一条兼顾交通、环保、生态等方面要　软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土　等特殊地区，一般情况下路线应设法绕避。　１．２初步设计阶段　地质技术人员应配合路线设计师作好地质咨　询工作，可以沿初步拟定的路线线位，进行全线踏　求的高标准的山区高速公路，关键应该重视和加　强地质工作。地质工作应贯穿于设计、施工和运　营的全过程。对地质现象和规律的认识（岩土工　程勘察工作）是由面到线、由线到点、由表及里、由　粗到细、由宏观到微观，逐步深入的，根据不同阶　段应采取不同的方法和手段。　１勘察设计阶段　勘，对重点工点进行地质调查，得出初拟线位沿线　的基本工程地质情况，评估路线方案的可行性，发　现重大不良地质地段或预测工后会出现难以治理　的地质病害的路段要及时反馈信息，以便尽快调　整路线线位。基本确定路线方案后，及时委托有　资质的单位进行建设用地地质灾害危险性评估工　地质条件是客观存在的，山区高速公路在自　然地质环境中穿行，必然要对地质环境进行改造，　作，并进行大比例尺的地质遥感解译及地质灾害　调查和工程地质调绘工作，编制工程地质图和路　线区域地质病害现状图。图件的重点是地质灾害　和重要工点的工程地质条件，要有针对性，要突出　重点，不可以拿１：５０　０００地质图放大。现在委　在设计中应该认识地质规律，尊重地质规律，充分　考虑地质因素，遵循地质原则，从源头上尽量减少　山区高速公路对自然环境的破坏，并且为施工和　运营提供良好的条件Ｌ２］。　１．１工程可行性研究阶段　托地质部门做的图件，有些不能称为工程地质图，　只能称为基本地质图（工程地质分区太笼统、工程　地形和地质条件是决定路线的主要因素，两　者既有内在联系又存在矛盾。路线适应地形相对　地质条件的论述太简略）。地质灾害评估工作不　能够代替１：ｉ０　０００工程地质图的编制，但二者　可结合进行，以节约时间和经费。　当工作中发现仍有重大的地质病害存在或有　潜在的重大地质病害时，必须及时调整线位。对　容易，而要摸清地质条件不仅比较困难，而且需要　耐心和经验。山区公路地质选线主要受到地形和　收稿日期：２００５—１１－２２　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年第２期　汪艳：山区高速公路建设地质问题的考虑　于重大的地质病害应尽量绕避，实在无法绕避的　要考虑工程措施的可能性与可靠性，尽量在路线　的平纵面优化上下功夫（采用分离式路基、用桥隧　构造物通过、从滑坡体上部通过、半路半桥等），避　免高填深挖，以减少对地质环境的破坏，提高工程　措施的可靠性和安全度。对地质病害应以防为　主，以治为辅，能避当避，即使增加工程造价也是　值得的。　１．３施工图设计阶段　本阶段应详查工点地质（桥位、隧道、深路堑、　高填路堤、陡坡路堤、支挡构造物），进行重要工点　１：２　０００地质测绘。采用调查、测绘、槽探、坑　探、钻探、物探等综合勘察手段。查明场地岩土体　组成、性质、分布以及风化层、不良地质、特殊性岩　土等工程地质条件在路线纵横方向的变化。以前　对于桥位和隧道等构造物工点地质勘察较为重　视，但是对于深路堑和陡路堤、斜坡路堤、支挡构　造物等路基方面的工点也必须加强勘察，特别是　高边坡和不良地质体的勘察和预测。另外对于筑　路材料料场和弃土场的勘察一定要重视，以前山　区公路曾出现过取土、弃土场所不合理，乱挖乱　弃，破坏环境，导致水土流失的事例。　除了详细的地质勘察工作之外，还要贯彻综　合设计原则，保证路线方案的科学性。对地质资　料要充分利用，桥位、隧道、路线各有一套地质资　料，但彼此经常脱节。比如当桥隧相连时，隧道勘　察发现有不良地质现象，桥梁设计人员却不知道，　还把桥台置于其上。因此必须加强各专业之间的　交流沟通，互相学习，合理使用地质资料。　２　施工阶段　由于地质条件的复杂性和勘察周期的制约，　有些复杂场地（岩溶、破碎带、岩性纵横向差异大　的地区）或地形困难场地（陡坡、鱼塘等）在设计阶　段难以充分勘察，无法查清场地详细工程地质条　件。在施工期间，可以进行补充勘察，如对岩溶发　育区或岩性差异大的场地逐桩钻探，对原进场困　难场地通过施工便道进场钻探。施工中发现新的　地质问题也要补充勘察。应该把施工期间的勘察　工作视作设计期间勘察工作的重要补充。　另外本阶段应遵循信息化施工（施工中监　测）、动态设计的原则，隧道的超前预报、边坡的动　态监测都是施工阶段必须要进行的工作。施工单　位一定要配备过硬的地质技术人员，及时发现问　题，不要等到地质病害已经发生才去治理，要有前　瞻性、预见性，发现边坡、隧道等有失稳的趋势之　后要立即反馈业主和设计单位，并及时采取合适　的加固措施，避免边坡、隧洞大面积失稳。应该认　识到，设计阶段的勘察工作对地质现象和地质规　律的认识往往是不全面的，甚至是错误的，据此进　行的设计只能称为预设计，在边坡或隧道断面开　挖以后，很多问题才会发现，此时应有岩土工程技　术人员在现场，以及时调整设计方案。　目前施工单位的岩土工程技术人员极为缺　乏，有时由于不合理的施工方法导致或加剧了地　质病害的发生和发展（如在破碎岩体上放大炮、自　下而上开挖边坡等）。目前，施工期间的岩土工程　监理工作还较为薄弱，有丰富理论知识和实践经　验的岩土监理工程师极为缺乏，使施工期间的地　质病害预防工作远远达不到要求。　３运营阶段　山区高速公路运营期间也要高度重视地质工　作。因为有些地质灾害的发生是一个长期的过　程，应力释放或边坡的蠕变有些需要长达几年乃　至十几年的时间，一次性治理有时并不能保证长　治久安。因此对于一些在施工中出现病害的路段　或重要工点要建立数据库，进行变形、位移和地下　水的动态监测，定期巡查，建立防灾和预警系统，　在雨季或洪水季节要加强对敏感点的监测。通过　长期观测记录，还可以更深入地认识地质规律，分　析地质病害的发生发展机理，预测发展趋势，发现　有不利的趋势要及时采取措施。　４　山区公路建设地质工作存在的问题　４．１　前期阶段　（１）工可阶段　对地质工作不够重视，地质　遥感工作未做或精度不够，不能够贯彻地质选线　的原则，导致选定的路线走廊带中地质病害多，处　理难度大，给后期工作带来极大难度。　（２）初步设计阶段　由于路线方案调整较　大，而工期紧张，因此很多勘察工作量作废，路线　地质精度不够，部分工点缺少地质资料，给设计工　作带来隐患，也使得施工图设计阶段路线方案有　时发生较大调整。　（３）施工图设计阶段　不做或漏做重要工点　的１：２　０００地质测绘，或虽做了但精度不够；对　一些地质病害调查研究不深，导致对一些重要工　点的勘察深度不够、地质敏感点遗漏，以致施工中　出现地质病害。构造物勘察相对较细，而路基方　维普资讯 http://www.cqvip.com 汪艳：山区高速公路建设地质问题的考虑　２００６年第２期　面的勘察则往往较粗略。　目前的山区公路工程勘察还存在许多有待改　进的地方。由于现在很多项目的勘察设计工期都　非常紧张，如何在很短的时间内达到尽可能高的　勘察精度，的确是一个难题。为抢时间，现在地质　勘察工作很大一部分外委出去，全线人员设备上　了很多，但在施工中仍会暴露出很多地质问题。　这一方面是由于地质现象的隐蔽性和地质科学的　复杂性，使得难以全面深入地认识地质现象；另一　方面也是由于从事岩土工程的技术人员本身能力　有限所致。岩土工程在一定程度上属于经验学　科，技术人员的经验非常重要。外委的勘察单位　一定要过硬，对于其提供的地质资料要进行审核，　去伪存真，对于不能够满足规范和设计要求的坚　决返工。在其外业和内业阶段要进行监督，多沟　通。外行业的地勘队伍往往对公路工程的特点及　公路勘察规范了解不够，不能够有针对性的进行　勘察，资料经常不能满足设计要求。另外由于工　期紧，技术准备不足，勘察手段不合理，经常导致　勘察深度不足，无法取得可信的各种力学参数。　４．２施工阶段　地质技术力量薄弱，岩土工程监测和监理不　力，施工工序和方法不对，导致地质病害的加剧，　甚至诱发地质病害。对工程地质特点认识不足，　不能够及时预测和反馈地质病害，只能被动地等　待地质病害的发生。　４．３运营阶段　地质工作目前还基本上是空白，无法保证山　区高速公路的安全顺畅。　５正确认识地质工作的重要性和特殊性　由于岩土体的组成物质差异，更重要的是在　岩土体内部分布有大量的不连续界面，把完整的　岩土体分割成许多块体，总体为非均质体，在应力　的传递上非常复杂，因此岩土工程属于非线性科　学。现有的岩石力学、土力学、岩体力学等均难以　准确地描述岩土体实际的力学本构关系。地质灾　害的发生除了其本身的因素外，还受到许多外界　的因素影响，十分复杂。因此，对于岩土工程的分　析计算只能是半定量的，在很大程度上受分析者　经验的制约。对于已经存在的滑坡、崩塌、泥石流　等地质病害，其周界相对清楚，各种勘察设计技术　规范较完备，认识起来相对容易。最难的是对现　状稳定的高边坡预测其人工开挖后的稳定性。因　此对从事边坡设计的岩土工程师而言，应该对边　坡开挖过程中多种控制性断面的稳定性进行计　算，提供合理的开挖步骤和各种稳定的开挖断面，　并对不稳定的中间边坡提出临时性的工程加固措　施，以保证边坡的稳定开挖　］。　６结语　地质环境保护和地质灾害防治是山区高速公　路建设成败的关键，为此必须重视地质工作。　（１）前期的地质工作一定要认真细致，勘察　设计阶段多花些钱和时间，尽量详细地查明地质　条件，避免地质隐患，对于施工来说会节约大量的　投资和工期。　（２）设计阶段的地质勘察工作必须加强，要　达到必要的深度。　（３）施工单位要加强地质技术力量，业主单　位也要增加地质技术人员，并且必须加强岩土工　程监理工作。　（４）单纯依靠前期地质工作来认识地质客观　规律和地质环境是不够的，在设计施工运营的全　过程中要不断地加强地质工作。　（５）由于地质条件的复杂性，虽然进行了前　期地质勘察工作，在施工和运营中出现地质病害　也是正常的。　（６）设计和施工阶段深入细致的地质工作可　以确保施工和运营期间不出现大的地质病害。　（７）公路勘察设计、施工、建设及运营管理单　位一般岩土工程技术力量相对薄弱，应加强人才　培养，适应山区高等级公路建设的需要［４］。　参考文献　［１］ＪＴＪ　０６４—９８公路工程地质勘察规范．北京：人民交通　出版社，ｌ９９９　［２］霍　明．建设生态公路考虑的几个问题∥中交第一公　路勘察设计研究院．公路勘察设计技术论文集．西　安：陕西人民出版社，２００２：ｌ１５－１１８　［３］孔祥金．当今山区公路边坡治理新技术∥中交第一公　路勘察设计研究院．公路勘察设计技术论文集．西　安：陕西人民出版社，２００２：２２６－２２９　［４］崔建恒，单永森．西部公路建设中环境工程地质　问题的思考∥中交第一公路勘察设计研究院．公路　勘察设计技术论文集．西安：陕西人民出版社，２００２：　２３０　２３５　维普资讯 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总第２１５期　交通科技　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．２１５　２００６年第２期　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　８Ｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２００６　软基中高速公路桥台桩基变形基本规律探讨　陈　瑞　刘艳梅　（河南中原高速路泰公路工程有限责任公司　郑州４５００１６）　摘要介绍软土地基条件下高速公路桥台桩基变形规律的国内外研究现状，总结目前软基中桥　台桩基变形规律的试验、有限元分析以及路堤下覆软土侧向变形引起的桩身土压力计算等方面的　研究成果，结合具体的桥梁桩基工程的有限元分析成果，探讨桥台桩基变形的基本规律、存在的问　题和今后的研究方向，并建议采用有限元分析和离心模型试验相结合的方法来研究这些问题。　关键词　软土地基　桥台桩基侧向变形　桩土相互作用　侧向土压力　在高速公路路堤与桥梁的连接段，通常需要　使得桥台桩基的变形规律也极其复杂，而室内离　将路基加高加宽，如果桥头范围内地基土中存在　心模型试验可以根据不同的桥台桩、边界条件、软　较大厚度的软土层时，路基软土将在上覆路堤荷　土性质进行全面的研究。　载作用下，发生侧向变形，此时的桥台桩承受来自　通过研究人员所做的一系列离心模型试验，　土体水平移动引起的侧向荷载。特别是在路堤施　得出以下初步结论：①附近路堤超载作用下，桩　工完毕以前，建造的桥台桩将承受更大的侧向土　帽处和桥台翼墙产生了很大的侧向位移，超出了　压力。土的侧向荷载对桥台桩基的水平位移和弯　桥梁正常使用的范围；②在路堤填筑过程中，后　曲变形具有重大影响，往往导致桥台桩身发生挠　排桩（远离路堤）的最大弯矩比前排桩（靠近路堤）　曲，严重时将导致桥台或桥梁结构的破坏。因此，　稍微大一些，随着路堤的填筑，后排桩和前排桩的　桥台桩基变形规律的研究尤为重要，笔者根据国　最大弯矩分别以３Ｏ　和ｌ５　的速度递增；③剪　内外文献资料，主要就软土地基中高速公路桥台　应力传递发生在软土和路堤的交界面，由此引起　桩基变形规律的研究现状进行分析，对桥台桩基　桩帽处荷载的增加，从而造成桩水平位移增加。　变形的基本规律加以总结。　通过离心模型试验，进一步了解了软土中由　１离心模型试验　于桥头路堤填筑引起的桥台群桩的反应性状，得　出：桩身的侧向偏移主要发生在路堤初始不排水　由于地基中存在软土以及现场条件的复杂，　情况下，随着路堤填土和下覆软土孔隙水压力的　收稿日期：ｚ００５一ｌｚ一０７　消散和路堤沉降量的增大，桩身偏移逐渐减小，桩　Ｇｅｏｌｏｇｙ　Ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　Ａｒｅａ　Ｗａｎｇ　Ｙａｎ　（Ｗｕｈａｎ　Ｒｏａｄ　Ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ　４３００１５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗｏｒｋ　ｉｎ　ｅａｃｈ　ｓｔａｇｅ　ｏｆ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｍｏｕｎ—　ｔａｉｎｏｕｓ　ａｒｅａ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｋｅｙ　ｗｏｒｋｓ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｔａｇｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ，ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎ—　ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｒｅｅｗａｙｅｘｉｓｔｅｄ　ｉｎ　ｄｅｆｅｒｅｎｔ　ｓｔａｇｅｓ　ｉｎ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ａｒｅａ　ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，ａｎｄ　ｆｏｒｅｃａｓｔｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｇｅｏｌｏｇｙ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｆｒｅｅｗａｙ　ｉｎ　ｍＯｕｎｔａｉｎＯｕｓ　ａｒｅａ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｒｅｅｗａｙ　ｉｎ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ａｒｅａ；ｒｅＣＯｎｎａｉｓｓａｎｃｅ；ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｅｎｇｉｎｅｅｒ—　ｉｎｇ　ｇｅｏｌｏｇｙ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｇｅｏｌｏｇｙ　ｄｉｓｅａｓｅ