浅谈山区高速公路地质勘察方法与实践

刘义华

摘要：山区高速公路工程建设中，地质勘察关系到整个工程的质量和使用成效问题。在山区自然地质条件复杂地段，常规的勘察手段难以有效探明沿线的不良地质现象和特殊性软土，因此在选线阶段应尽量避绕不良地质条件和特殊性岩土地段。文章以我院承担的某高速公路一标段的地质勘察工作为例，对山区高速公路地质勘察的方法与实践进行分析，供业内同行参考。

关键词：山区高速公路；地质勘察；标段背景

中图分类号：U414

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)04-0045-02

一、某高速公路一标段背景与自然地质条件概况

某高速公路一标段全长90.28km，是国家重点路网的组成部分，穿越山地丘陵区，自然地质条件复杂。

1．地形地貌。沿线地貌单元可分为两大类型：山地丘陵、河谷盆地(平原)，并以低山丘陵为主(约占85％)，山地丘陵位于粤桂边界的云雾山脉部分，地形相对起伏大，地势较为陡峻，属山岭重丘区。山体脊线总体走向为北东向，与路线大致垂直。盆地部位地形平缓地势略有起伏，河流两岸河漫滩与阶地发育。

2．水文及气候。路线区属亚热带季风气候。年平均气温20℃，1月平均气温13℃，7月平均气温28℃。年降雨量约1400mm，多集中于夏季、初秋。春旱、秋末的寒露风和局部的洪涝是主要自然灾害。根据《中华人民共和国公路自然区划图》，本区属于武夷南岭山地过湿区(W6)。河流多发源于大云雾山脉及其余脉，略呈辐射状，多直接或间接汇入西江，水力资源较丰富。

3．地层岩性。路线经过区域揭露到的地层自老而新依次有寒武系、志留系、中一上泥盆统、白奎系和第四系；其岩性多变，包括片岩、千枚岩、板岩、炭质板岩和砾岩、砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩及灰岩、白云质灰岩、泥灰岩，此外还有火山碎屑岩，岩浆岩体包括海西一印支期花岗岩和燕山期花岗岩类。对公路工程影响较大的岩层主要为中泥盆统白云质灰岩、下石炭统灰岩和煤系、部分上三叠统的泥岩和炭质页岩，以及较厚的第四系残积土、冲积土。

4．地质构造。路线区域地质构造复杂，呈褶皱、断层发育，构造线主要为北东方向，与路线走向近于垂直，其次为北西和近东西方向。对工程影响较大的为断裂破碎带，在遥感图像上表现为明显的线性构造特征，对地貌的控制明显，常成为盆地与周边山岭之间的界线。其对工程影响主要表现在：使其附近岩石破碎，高边坡的稳定性变差，使隧道围岩级别降低，自稳能力差，且断层带附近多成为地下水的通道，容易造成隧道涌水和边坡失稳的诱发因素，若在灰岩区则是产生岩溶的诱发因素。区内褶皱构造十分发育，特别是在志留系一寒武系变质岩地区，褶皱构造更为发育。并常见紧闭型和同斜倒转背、向斜构造，对工程影响主要表现在：使岩石破碎，褶皱轴部多成为地下水的通道，特别是对隧道工程及高边坡的稳定产生不良影响。

二、山区高速公路地质勘察方法与手段

为了高质量完成该项目的地质勘察工作，争创勘察设计典型示范工程，必须贯彻“经济、安全、环保”的目标。我院地质技术人员在充分搜集与本工程相关的地质资料的基础上，专门制定了详细的勘察方案。

1．运用GPS进行勘探点测量定位。全面运用GPS进行勘探点、地质点测量定位，提高勘察定点的精度和效率，对部分不良地质点先用GPS圈定大致范围，为避绕或处理奠定基础资料。

2．综合应用RS(遥感)与GPS(全球定位系统)技术，开展综合工程地质调绘。由于山区地形、地貌、地质条件复杂多变，传统的工程地质调绘以外业工作为主要手段，效率低、时间长、成本大、局部的地质点难以宏观延伸，难以做到真正意义上的真体分析，且易受地形、植被、覆盖层等的限制，一些地质问题不易查清。工可阶段要求在较短的工期限制时间内，及时为路线比选提供可靠的宏观工程地质勘察资料。为如期完成生产任务，我院在实践中应用RS与GPS相结合的技术进行综合工程地质调绘，取得了较好的效果。

遥感RS图像具有宏观性、真实性、全面性的特点。它提供了可靠的地形地貌、地质构造、不良地质(地物)识别分析的依据，且能够消除地形、植被、覆盖层等的影响，通过读图分析，即可获取丰富的区域地质构造、地层、水文地质、工程地质、地震地质、环境地质等方面的资料，为减少或避免项目实施阶段发现不良地质、特殊性岩土，为确保工程质量、安全及降低工程造价打好基础，也为工程地质人员提供最直观的调绘依据，并可据此对选线提出有价值的建议。在此基础上再结合GPS技术进行综合工程地质调绘，利用全球定位系统GPS可进行现场全天候实时、快速精确定位的特点，可大幅减少地面外业工作量，大大提高调绘的工效及质量，实现有效缩短勘察周期以满足限定工期的目标。

RS(遥感)与GPS(全球定位系统)的综合应用，使我院山区高速公路工程地质调绘工作实现了质的飞跃，具有较好的实用性和经济效益，值得在山区高速公路前期工作地质选线中借鉴。

3．贯彻地质选线原则。如何做好前期地质选线和线路方案优化对工程的成败至关重要，而地质遥感(RS)技术为前期地质选线与路线方案优化提供了直观可视的成果资料，为“安全、环保”理念的贯彻落实奠定了基础。某高速公路一标段由于认真贯彻地质选线的原则，在项目前期合理采用了地质遥感(RS)技术，为有效利用有利地质条件、尽量避开不良地质问题地段提供了依据，取得良好效果。该项目通过分析地质遥感(RS)图像，掌握了沿线地质构造带、断层、工程地质与水文地质、地质灾害的分布及范围等，据此优选出了工程地质条件好、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，真正贯彻了地质选线的原则。实际工作中要求地质技术人员应积极配合路线设计师做好地质咨询工作，沿初步拟定的路线位进行全线踏勘，对重点工点进行地质调查测绘，得出初拟线位沿线的基本工程地质情况后及时评估路线方案的可行性，对发现有重大不良地质现象地段或预测工后会出现难以治理的地质灾害地段要及时向线路设计师反馈信息，以便尽快调整路线线位。对于重大的地质灾害应以防为主，以治为辅，能避当避，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，以减少对自然地质环境的破坏，提高工程措施的可靠性和安全度。

三、高速公路地质勘察实践经验探讨

1．重视针对性综合物探的应用。物探法的选用应明确要探明的对象的物性差异条件是否明显，只有存在明显的物性差异才能使用物探方法。此外，还要采用有针对性的物探手段。如对深埋隧道，若采用常用的地震法，对微风化界面以下如存在软弱带是无法穿透的；可控源大地音频电磁测深法则可探明隧道围岩洞身范围的软弱带或充水情况；其他物探方法的选用也应以物性差异为选用方法的首

要条件。

2．正确认识物探法可节省费用的误区。物探法的作用体现在：它也是地质勘察的一种手段，它可与其他勘察方法相互验证并更有针对性地指导下阶段的勘察工作。实际上，常规地质钻探是以点带(线)面的，带有按正常地质变化规律推断地质成果的倾向，当地质条件发生突变时，钻孔就成为一孔之见了，据其揭露地质情况作出的推断就未必准确，这时就需要物探法来辅助探明。物探法具有能够探明线面的特点。它能克服地质钻孔一孔之见的弊端，采用适当的物探方法，就能及时发现不良地质隐患，防止工程项目到实施阶段才暴露地质隐患，到那时就需要投入巨资去处理了。物探法可节省费用体现在因勘察手段不全面(未采用物探法辅助)、未能及时查明影响路线安全的重大地质隐患而造成事后巨大的处理费用，而非物探法本身能节省勘察费用。

3．重视勘察环节衔接，减少工作量的浪费。作为争创典型勘察设计示范项目的山区高速公路勘察工程，本项目采用的勘察方法和勘察手段较齐全，各种手段方法一环扣一环，逐步深入，相互印证，针对性较强。为了克服工程项目由于勘察周期短，各种勘察手段、方法要基本平行作业，对难以避免各种方法及手段之间的相互指导印证出现脱节，甚至造成浪费部分勘察工作量的现象，必须十分重视勘察工作的施工组织，要给勘察工作预留合理的工作周期，以便各种勘察手段、方法进行互补，减少不必要的钻探工作量。综合勘探是山区高速公路勘察要跳出平原微丘的勘察理念，单一的地质钻孔和原位测试手段已不适合山区高速公路勘察，实践中特别是要注重前期工作阶段的地质遥感(Rs)，并要注意随着勘察阶段的深入，做好相应比例尺的地质填图调绘工作，这两项工作对各阶段勘察手段、方法的选用有着直接的指导作用，且直接影响工程勘察成本。

四、结语

在复杂的自然地质条件下，山区高速公路勘察将面临着许多前所未有的技术问题，有待不断总结经验并研究攻关。作为地质勘察专业工作者，要把工作重点放在“经济、安全、环保”方面，即在前期工作阶段，采用先进的勘察手段，尽最大可能让路线避绕不良地质地段(如滑坡、崩塌、岩溶塌陷等)和特殊性岩土(煤系、膨胀土、软土等)，从而最大限度减少因地质问题而产生的安全隐患，减少因解决地质问题而增加的投入、保证尽量少地破坏原有自然生态环境，使新建的高速公路建设运行在安全、环保的工程地质环境中。