多地貌条件下的高速公路勘察研究

王强

中铁现代勘察设计院有限公司 天津 300300

我国地形多种多样，既有岩体致密稳定、质地坚硬的岩体条件，又有多变复杂、缺陷突出的特殊地质。本文以某高速公路勘察为背景，在独特的自然条件和地理环境下，多种地貌地质条件同时出现，致使该地区的勘察工作存在较大的难度。

1 复杂地质地形勘察中存在的主要问题

其主要勘察内容有两个，即现场钻孔勘察、土质工程岩性的综合评价，勘察技术缺陷等问题。

1.1 钻孔勘察

（1）如何合理确定孔位的间距和深度。孔位的间距设计，若岩土的性质多变且不稳定，在孔间距设计时未进行加密设计。以往的勘察方案，不能盲目地照搬套用，要制定与该工程最符合适用的布孔方案。高速公路属于线性带状工程，很多外业勘察技术人员，面对现场随机出现的各类问题应变能力不足，编录资料不认真，直接造成两个孔位间的地层差异悬殊，勘察结果失真。另外，外业之前未对相关岩体性质进行深入了解，随意参照等级标准进行勘察，导致试样采集后在进行样本分析时，常常会出现特殊性岩土的结论，直接影响地基等级发生变化[1]。

针对高速公路的勘察工作，在初步勘察阶段，一般路基地质勘察深度不小于2．0m，可选择挖探、螺旋钻进行勘察。高填方路基、陡边坡路基的勘察深度应到达岩土持力层标高或勘察到岩层以下3m，并符合沉降稳定性计算的要求。深挖路堑段路基，控制性勘察孔深度要达到设计高程以下稳定土层3m以上。

（2）地下水位的试样采取及测试。在实际测量地下水位的过程中，对待测孔水位高程量测时，对抽水井的干扰、滋出地下水的陡壁等情况未引起重视，地下水位测量不准，为后续施工埋下隐患。此外，没有按照相关的规范要求进行试样采集，原状芯样完整性欠缺、数量不够、密封不好等，导致样品水量散失，含水率不准。

（3）原位测试。应根据要求进行原位测试，否则所采集的数据会不准确，尤其当气温与地温之间的温差较大，测试结果更加明显。在进行原位测试时，未对标准试验进行校正，当试验杆长与勘察深度对应不准确时，或孔底出现缩径、存留部分土样时，会导致标贯器不能准确到达测试位置，造成贯击数失真，测试结果不准。

1.2 评价问题

（1）地基的均匀性评价。高速公路勘察工作，要依据行业标准《公路工程地质勘察规范》规定进行地基均匀性评价，而《岩土工程勘察规范》中地基均匀性评价范围更多是针对工业与民用建筑进行评价的。目前由于国家还尚未给出一个相对应的具体评价方法。

（2）地震的效应问题。应先对拟建工程及周边场地进行剪切波速测试。有部分勘察单位在勘察工作实施阶段忽略覆盖层厚度和场地类别判定，在很大程度上影响抗震评价结果，影响工程造价。在对地基基础评价与分析时，基础处理后的基础类别、场地级别以及剪切波速的变化等不进行二次分析，影响地震评价。

1.3 诸多勘察技术问题未得到解决

随着施工技术的不断提升，工程项目对基础的深度、要求在不断提高，勘察工作实际遇到的技术问题逐步增加。以高速公路项目为例，主要问题表现为：因为岩体风化程度不同而导致岩层界面界线不清晰；作业现场可能存在不明孔洞、地下构造物，而孔洞与构造物的具体分布范围、分布形态和埋置深度等无法准确勘察；施工现场原状芯样具体指标无法做出准确试验确定；部分技术人员在资料搜集与整合时粗心大意，现场技术人员的随机应变能力欠缺，现场技术交流存在障碍等。

2 在复杂地质条件下的主要勘察技术方法

为保证高速公路工程勘察技术参数的准确性，要以适用性与针对性强为原则，合理选择勘察方式，常规的勘察技术有：地层勘察、波速测试与静力触探、土工试验、现场地形测绘、钻孔取芯等方法。

2.1 地层勘察

高速公路常用的勘察钻机主要有浅钻与岩心钻两类。为保证芯样完整性，防止塌孔，实际作业时一般通过泥浆护壁辅助，循回钻进、取芯的做法，在砂土层中采取率要大于75%，在粘土层中采取率要大于90%。取芯过程中要详细记录各土层的横向与竖向岩层变化，观察和记录每个土层的性质，宏观角度进行地层分布区域研究。要认真判断不同深度的芯样特点，分别对芯样指标科学确定。

2.2 室内试验

要针对性的安排室内试验，对拟建环境可能存在的土质问题进行详细分析。通过室内试验，对芯样的各项物理指标进行科学合理的判定，为岩土工程的分析和评价提供有效的依据。常规高速公路项目芯样实验，主要物理性指标包括：物理性质颗粒分析、压缩试验测定、水质分析等。

2.3 地质测绘

主要目的：在复杂地质条件下对地形进行细致地分析和调查，深入研究该区域的地质地层构造、地貌特点以及一些不良地质条件、可能存在的地质灾害等。在复杂地质条件下更好地对地貌单元、地质的形成原因、纹理的具体分布情况、岩土形成的年代以及性质进行划分，做好岩土层风化程度的鉴定工作。

2.4 原位测试

原位测试是在土层原始位置或原始状态下，对土层进行的测试行为。高速公路原位测试一般采用静力触探的方法进行测试。静力触探其原理是利用静力将探头压入土层中，根据土层反馈的阻力不同，判断地层中各个土层的物理力学性能。实际操作时使用了天津港达TZKjt-1型静力触探仪，该仪器能现场测试并保存数据，后期可以通过电脑进行数据整理与分析，操作简单，准确率高。

动力触探具有勘察与测试双重应用，可分为轻型、重型、超重型静力触探，区别主要是适用于不同土层。动力触探要在原始位置、原始含水量、原始结构、原始荷载下进行测试。轻型动力触探试验适用于深度不大于4m的粉土、黏土土质，主要由新近沉积黏性土、粉土粉砂、细砂以及由黏性土、粉土组成的素填土[2]。重型动力触探试验适用于砂土和砾卵石。超重型动力触探试验适用于砂卵石、碎石土、软岩等。

3 针对复杂地质地形条件下改进岩土勘察工作的措施

3.1 完善岩土勘察管理制度，提升质量

多地貌条件下高速公路勘察技术现状，与国家标准的规定还存在差距。为了改变现状，提升勘察水平，不但要根据高速公路实际地貌如实进行勘察，还要完善有关的管理制度，依据勘察工期制定合理工作计划，提高勘察质量。

3.2 强化技术队伍建设，提升技术人员综合素质

多地貌下勘察工作由专业的勘察单位实施，勘察团队相对成熟稳定，但人员综合能力参差不齐。技术人员的能力水平是勘察工作的基础与核心，专业知识能力、综合素养对整个勘察工作的质量与进度起到关键作用。要重视勘察人员的队伍建设，形成高中低各层阶管理、做好分工，重视内部审核与校对。定期对勘察技术人员开展教育与培训，积极召开内部技术交流与外部学术讲座，丰富他们的知识面，提升专业能力，扩大知识深度和广度。要特别注重从业人员的职业道德水平建设，提高从业人员责任心，提升人员处事应变能力，保证多地貌下高速公路勘察工作的质量。

3.3 积极引进先进勘察技术并寻求创新

在多地貌条件下高速公路勘察过程中，首选使用克里格法，该方法对勘察点布设方法比较合理。克里格法是统计学主要内容之一，从变量相关性与变异性作为主要出发，在有限区域内对该区域变量所选取的数值进行无偏、最优的选择。克立格法主要有三个概念：区域变化量、协方差函数、变异函数。在充分考虑区域量变函数基础上进行勘察布孔，提高了勘察点位布设的科学性。在高速公路勘察项目的分析阶段，使用高密度电阻率法与多道瞬态面波的勘察技术，利用土与岩石的物理与化学差异，提高了勘察工作的精准度。与此同时，将勘察技术与物探技术相结合，将不断进步的物探技术作为勘察工作的辅助，对提高工程勘察工作的精度与质量发挥重大作用。在实际的勘察过程中，利用数理统计与回归分析的方法，可以准确计算出勘察基底承载数值，自动筛除异常数据，大大降低勘察数据的误差。在勘察资料整理阶段，可以充分利用计算机辅助，提高勘察工作的工作效率与准确性。在对复杂地形地质条件的岩土进行勘察，优先选用科学先进、性能稳定的勘察技术，对实际结果深入的分析研究，提高勘察团队的整体水平，确保勘察的质量与进度[3]。

3.4 记录保存好内业资料

勘察工作最终以文字数据形式交付，勘察过程中资料分析与整理工作是影响勘察质量的主要因素，关系整个成果的成败。勘察资料必须真实、准确，要及时、完整将外业资料进行归档。每一名勘察技术人员，必须在外业与内业整个进行过程中，对异常数据科学筛选、合理分析，依据勘察进度及时完成各项数据的记录、整理与归档工作。

4 结语

在复杂的地质条件下做好高速公路工程勘察工作，对高速公路工程的设计、安全、造价等方面影响巨大。只有依托优秀的勘察团队、选择合理的勘察技术，使用科学的分析方法，追求严谨务实的工作态度，才能把高速公路勘察工作做好，对预防工程事故发生、保证工程质量提供基础保障。