综合勘察在张涿高速公路地质勘察中的应用

摘要：运用各种勘察手段和技术方法有效查明张涿高速公路的工程地质条件，分析可能出现的岩土工程问题，较为经济、全面、准确的获取沿线的地质资料，为高速公路规划、设计、施工和正常使用提供可靠的地质依据，利用有利的自然条件避开或改造其不利因素，保证工程的安全稳定、经济合理和正常使用。为今后山区高速公路的地质勘察提供了参考依据。

关键词：勘察手段；公路；地质；应用

张家口至涿州高速公路是河北省西北部及我国西北地区物资出海重要通道，为连接沿海与腹地的重要走廊。该项目的建设，缓解了北京过境交通压力，解决西部车辆至京南、天津、冀中南的绕京通行问题，带动张家口和保定地区经济发展。该高速公路地处太行山北部，属典型的山区高速公路，受特殊地形的限制，全线桥隧工程比例为72%，路基工程多为深挖高填路基。若采用以往平原区以钻探为主的单一勘察手段，工程地质勘察难度巨大，而且难以满足高速公路勘察技术成果的要求，为此在初勘和详勘两个阶段通过采用地质调绘、勘探及试验等综合勘察手段，克服了复杂地形、复杂地质等诸多困难的影响和制约，为编制施工图设计文件，提供了详实、完整的地质资料，取得了很好的勘察效果。

1工程地质调绘

勘察区地处太行山山脉北部，地形复杂，地势险峻，地貌单元多，初勘阶段，通过1：2000比例尺工程地质调绘，首先宏观上查明了推荐线线及比较线的地形地貌、地层岩性、地质构造、特殊性岩土及不良地质；其次对全线各个方案的隧道、桥梁和深挖路堑进行了同比例尺的地质调绘，并对隧道进出口、大桥桥台边坡稳定性进行了定性评价。工程地质调绘在初勘阶段为路线方案的选择提供了重要的地质依据，最终的路线方案尽可能的避绕了不良地质。详勘阶段，对优化后的路线方案、新增的大中型构造物及新发现的不良地质和特殊性岩土进行补充工程地质调绘，完善、核实、修改了初勘地质调绘资料，对于露头较好，地层界限明显，地形陡峭，钻机难以就位的个别桥台，实测记录桥台剖面地层岩性、状态，代替钻孔资料，既满足了设计要求，也提高了勘察速度。

2 勘探

勘探是公路工程地质勘察中获取地质资料的重要手段，张涿高速地质勘探工作是在工程地质调绘的基础上进行，充分利用调查资料，根据规范要求，在不同勘察阶段，合理布置勘探点，减少不必要的工作量；同时利用调查资料，分析勘探成果，根据不同勘察项目对勘探精度和准确度的要求及各种勘探方法的适用条件，全线选择了物探，钻探和挖探等多种方法。

2.1 物探

物探优点是效率高、成本低、仪器和工具比较轻便，对地形条件适应性强。针对张涿高速隧道布设密集，且隧道所处区域地形复杂、地表覆盖土石界面不清特点，采用地震折射波法针对小隧道，在地形允许的条件下，地震折射测线尽可能连续布设；针对特长隧道及长隧道，仅在进出口段、垭口处布设地震折射测线。地震折射波共完成剖面21条，剖面总长6760m，通过上述物探手段，对判定沿线隧址区地质构造、土石界面及岩石风化壳厚度，调整隧道的埋深，确定不同层位岩土的弹性波速，进行围岩工程地质分类提供了依据。

2.2 钻探

钻探在工程地质勘察中是广泛采用的一种最重要的勘探手段，通过其获得了深部地层的可靠资料，主要用于对沿线桥梁、隧道等构造物的勘探，同时采取岩土的试样，获得岩土的物理力学指标，该项目共使用XY-100型钻机和XY-150型钻机30余台，以回转钻进为主，冲击钻进为辅，共完成钻孔274个，总进尺8760m，采取土试样76件，岩石试样239组，完成原位测试621次。根据不同的勘察阶段，钻孔布设满足《公路工程地质勘察规范》JTG C20-2011的规定，在详勘阶段桥梁沿桥轴布设钻孔，原则上每墩布孔，地层较复杂的桥位处应增加横向钻孔，孔深视孔跨、地层结构和填挖方厚度钻20～60m，隧道工程在初勘的基础上，对疑似点、异常点、重点点补充钻探，钻探深度一般达到隧道底板設计标高以下5～8m。所有钻孔均按技术性钻孔取样，各类岩土的岩芯采取率均达到规范要求，通过大量的钻探，查明了全线深部地层情况，为各类构筑物的设计提供了准确的资料，同时提供了隧道围岩分类的岩石物理力学指标，另外也为全线地下水的判断和量测，水试样的采取及孔内声波测试创造了条件。

2.3 挖探

挖探最大的优点是能够直观的观察地层结构和采取原状土样，但是勘探深度有限，在对全线Q3湿陷性黄土勘察时，初、详勘两个阶段采用挖探共布设探井8个，深度2～6m，人工采取土样，样品规格为200mm×200mm，取样间距1.0m，通过挖探采取的Ⅰ级原状土试样，满足了室内相关试验要求，为全线湿陷性黄土的勘察评价提供了可靠的依据。

3 试验

试验是地质勘察的重要环节，是对岩土的工程性质进行定量评价必不可少的方法，本项目勘察以室内试验为主，原位测试为辅，通过针对性的试验工作，为勘察报告的编写提供详实的岩土物理力学指标，为全线不同地层的地基容许承载力和桩侧极限摩阻力的确定提供了依据。

3.1 室内试验

室内试验包括岩土试样的常规试验和强度试验，对全线构造物钻探、挖探所采取的所有岩土试样根据岩性的不同均做了相应的常规试验项目，获取了天然含水量、天然容重、孔隙比、液限、塑限、塑性指数、液性指数等物理性质指标和压缩、直剪等力学性质指标；对于钻孔采取的新鲜岩样，桥梁天然地基做天然单轴抗压强度试验，隧道围岩做饱和单轴抗压强度试验；对采取的地下水和地表水做水质分析试验，判定场地水对混凝土结构及混凝土结构中钢筋的腐蚀性，以备构造物基础材料的防腐处理。

3.2 原位测试

原位测试试验包括标准贯入试验和动力触探试验，其中对砂类土、粉土和黏性土钻探时，按深度进行标准贯入试验，根据标准贯入试验的锤击数，判定砂土密实度，估算土的强度和变形指标，评价砂土的地震液化；对于碎石类土及强风化、全风化的岩石钻探时，按深度进行了动力触探试验，根据锤击数，评定了碎石的密实度和岩石的风化界面，确定土、岩石的承载力。

4结语

在张涿高速公路地质勘察中，根据不同勘察手段的适用范围和条件，针对性的采用了工程地质调绘，勘探及试验等综合勘察方法，节省了大量人力、物力和时间，提高了工作质量，取得了很好的勘察效果，随着经济的发展，山区高速公路建设的不断增加，地形、地质条件越来越复杂，单一的勘察方法有局限性，建议今后在山区高速公路勘察中应采用多种勘察手段，充分利用现代科技、先进设备，多种方法相互结合，相互验证，获得准确的结论。为设计提供可靠的地质资料，初勘阶段应加大工程地质调绘和物探的工作量，为地质选线提供依据；而详勘阶段应以勘探和试验工作为主，为施工图的设计提供详实的地质资料。

参考文献：

[1]张家口至涿州高速公路张家口段详细工程地质勘察报告，2009年

[2]JTG C20-2011 《公路工程地质勘察规范》

[3]藏一鸣.《工程物探技术在岩土工程中的应用 》[J].福建建筑.2004

[4]林宗元.《简明岩土工程勘察设计手册》[M].北京：中国建筑工业出版社.2003

作者简介：马壮（1983—），男，大学本科，工程师，主要从事公路地质勘察工作。