软土地区高速公路工程地质精细化勘察体系研究

2014-08-15陈和悦

黑龙江交通科技 2014年8期

关键词：勘测软土高速公路

陈和悦

(河北省高速公路管理局)

1 适合软土地区的地质勘察技术

1.1 钻探技术

(1)钻探工具:水网密集、沼泽等地区容易发展成为软土地域，其交通不便，大型机械无法正常进出，因此软土地区的钻探需要依赖结构简单、性能可靠、分解性较强的设备。

(2)取样的工具:应该选用直径大于等于108 mm，薄壁的取土器进行原状土样的采取，进而完整软土地区的工程勘察。质量高、取样扰动较小的固定式活塞薄壁的取土器比较适用于软土地区，其壁厚度一般在1.25 ～2 mm 之间。砂土或粉土夹层在软土层中相当常见，因此在钻探过程当中，对于砂层要进行特别的鉴别处理。标准的灌入实验是对于较纯的砂层较常用方法之一，先测试其密实度，其次再对其取得的扰动的样本进行颗粒的分析实验。由于淤泥等其它的成分经常夹杂在砂层当中，因此就要求我们必须对取得的原状土样经过多重的实验分析才能得出相应的实验数据，内环刀式的取砂器便于我们对于原状土样的采取。

(3)钻探的方法:干法钻进是软土地区比较适宜的钻孔方法，泥浆护壁的钻进方法一般适用于长期处于地下水位以下的比较饱和的粘土地区。通常情况下软土地区的地下水位较高，因此软土层一般处于地下水位以下，通常是饱和的状态，淤泥质地的软土或淤泥渗透性较差，含水率受泥浆的影响不是特别明显，泥浆钻进的方法是勘察单位进行软土地区勘测的常用方法，同时干法钻进，较多应用于软粘土中含有粉土夹层的地质。

(4)取样的方法:进行软土地区的取样，主要是为了保障土样的不被受到扰动，尤其是在达到取土深度的时候，钻工进行操作的时候应该尽量避免钻具冲击孔底或下压，并且在取样之前应该采用无水钻进的方式进行清孔，清空之后应该尽快的进行取样。取样的方法主要根据具体地层采用快速压入法、重锤少击法、重锤一击法等进行。

(5)钻探的新型技术:软土地区在工程地质施工进行取样和钻探的时候，采用的是传统的物质循环方式对土质样品含水率会有较大的改变，使得取得样品不能真实的表现软土的情况，所谓的空气钻进技术就是指在钻进的过程当中含有压缩的空气，或者是压缩气体的气液及混合物质作为冲洗的介质，压缩空气既作为冲洗的介质又作为器具的动力。采用这种钻进的方式，可以提高钻进的效果;可以做到无污染、连续的对矿样钻屑岩进行取样;可以对岩石的分层进行准确的定位;根据需求获取实验需要的岩芯。对公路工程中的软土地质进行钻探的时候，可以采用空气钻进技术的情况如下:第一，空气钻进一般应用于对控制性要求较为严格的钻孔过程;第二，空气钻进的方法取得土样进行的分析得到的结论较为准确，因此对于典型的路段或缺乏相应研究资料的区域，可以采用此技术并与其它方法进行对比，从而得出较为准确的数据。

1.2 原位测试的技术

原位测试的技术能够与室内的土工实验技术相互的补充，从而得到较为准确的数据，原因就在于原位测试技术对于土壤的应力状态和天然的状态能够较好的保持，其测定的结果能够拥有良好代表性。根据该地区对此方法的使用、设计对参数的要求、测试的方法的适用性和岩土条件等情况可以确定。在软土地区进行公路的地质勘察的时候，应该以十字板剪切、静力触探实验的方式进行测试。

静力触探实验对于地基的承载力、沉桩的阻力以及土壤的强度的分析，是通过将土壤的地质特征和灌入阻力之间统计关系与定性关系相结合，从而实现力学的分层。近年来软土地区的原位测试中静力触探实验的方法已经得到广泛的应用，其效果比较好。对于原土的固结系数采用孔压消散的方法能够得到较好的确定，对于软土变形及沉降的评价提供了所需要的测试指标。测试过程中，对于静力触探孔深度的要求，必须达到软土的地层土质部分。静力触孔技术也可以作为技术孔和参数孔来进行地质层次的划分。如果将其作为参数孔，其主要作用就是印证与对照其力学以及其物理指标和土层厚度，土名是否与实际相符合的作用，其位置应该在钻探孔的5 m 范围之内;如果其作为技术孔，其设置的位置应该在路线横断面与钻孔之间形成的切线之上。能够配合横向的地质断面与纵向的钻孔的划清以及地层的分界范围的距离是触孔间距的最佳距离。

对于在自重应力下或者是含水率已经超出了液线范围的情况下不能够保持原样的软质粘土，或者在检验室内的抗剪力强度的实验过程中其计算的稳定性指标符合要求，需要对现场的十字板进行剪切实验，取得现场软土的地质灵敏以及不排水抗剪强度的资料。其设置的间距必须满足每一个有代表性的地段的软土层内，均有两组以上的完整现场的剪切数据。

2 新技术在高速公路软土区域的勘察应用

2.1 遥感技术的应用

传统的测绘填图方式在水网密集、沼泽遍布、交通不便的软土地区，不仅增加了劳动强度，降低了勘测效率，同时需要大量财力、人力以及物力的投入。然而遥感图像的应用能够使得劳动条件得到改善、调查勘测效率也能得到提高，同时能够降低勘测的费用。遥感图像能够在较大范围识别软土地区，同时在施工过程当中，有利于最佳线路的选择，从而缩短研究的周期，提高勘探的经济效益，有效的节约成本。

2.2 雷达勘测软件的应用

应该按照高速公路主剖面的走向，以及高速公路的纵向分布进行雷达剖面的布设。同时还应当考虑软土横向路线的不均匀性，以及对于雷达探测资料的校核、印证、修正等，在典型区域内应该设立若干个横剖面。通常情况来讲，公路两侧的天然场地应当包含横纵剖面的起点和终点，一般都垂直于高速公路的走向。对于较为复杂的地域可以加密勘测，也可以在天然场地中增加辅助剖面，从而满足勘测的精度要求。

2.3 综合技术的应用

在高速公路地质勘探物性特点的研究中，采用瞬态瑞利面的波法、地质雷达的方法以及地震的折射法等进行相互组合的应用，能够对于软土分布范围、区域以及规律得到较为理想的勘察结果。在勘察的过程当中，应当根据不同的勘探任务，进行不同的勘测方法的选取，可以进行多种方法的组合，从而对勘察精度达到最佳效果。通常情况下来讲，对于软土的总体分布的情况进行研究时，一般以探地雷达为主，以地震勘测法、电法等加以补充。对于厚薄变化因素进行考虑的工程，应当进行两种及以上的物探方法组合。

3 建立高速公路软土地质勘察体系

3.1 严格把控勘察程序，严密勘察步骤，建立管理体系

(1)进场前拟定地质勘察工作大纲，明确工作内容和勘察方案，计算工作量，建立项目组织机构和人员。

(2)编写初步设计阶段、施工图设计阶段的工程地质勘察指导书，罗列勘察执行的规范标准、各专业勘察的重点、勘察方法的应用。

(3)勘探过程中业主、监理做好旁站记录等工作，在重点地段可采用摄像手段保留原始数据，严格控制软土地区的勘察质量，为后续的设计提供强有力的保障。

(4)编制好报告后，连同原始资料一并由业主组织进行审查，并邀请有关专家进行现场调研，出具专家意见。

(5)根据项目设计进展和相关意见，及时进行补堪补测。

(6)工程完工后，根据审批部门的审批意见、施工中发现的问题等作为依据，由业主进行综合评定打分，确定完成质量的等级，实行奖优罚劣制度。

3.2 因地制宜，多管齐下，确立组合勘察体系

对于不同的地质条件以及技术要求进行勘察技术的组合，能够使勘察效率提高，勘测成本得到降低，同时多种方式的比对分析，使得勘察结果能够更加准确，同时有利于缩短勘测周期，以及提高工程的质量。单纯的勘测技术都有着自身的缺点，如果单纯的采用某一技术，不利于勘测结果的检验校正，同时软土地区的地质相对复杂，单一的技术无法满足勘测的需要，因而建立健全高速公路软土地质勘察体系显得十分的必要。在进行勘测的过程当中，应该结合前期调查的数据以及实地的环境对多种勘测方式进行有机的组合，切不可单纯照搬以往经验。