道路和桥梁工程地质勘察

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1、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,*,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,单击此处编辑母版标题样式,,第二节　道路和桥梁工程地质勘察,,,,道路是陆地交通运输的干线，由公路和铁路共同组成运输网络，其中铁道运输量占首位，是国民经济的动脉，在我国的政治、经济、国防上发挥着巨大作用。,,桥梁是道路跨越河流、山谷或不良地质现象发育地段而修建的构筑物，是线路的重要组成部份，随着线路地质复杂程度的增加，桥梁的数量与规模在线路中的比重越来越大，它是道路选线时考虑的重要因素之一。,,,,一 道路(路基)工程地质勘察,,(一)、概述,,,公路与铁

2、路在结构上虽各有其特点，但二者却有,,许多相似之处：,,(1)它们都是线型工程，往往要穿过许多地质条件复,,杂的地区和不同的地貌单元，使道路的结构复杂,,化；,,(2)在山区线路中，塌方，滑波，泥石流等不良地质,,现象都是它们的主要威胁，而地形条件又是制约线,,路的纵向坡度和曲率半径的重要因素。,,,(3)两种线路的结构部是由三类建筑物所组成：,,,第一类为路基工程，它是线路的主体建筑物(包括路,,堤和路堑)；,,,第二类为桥隧工程(如桥梁，隧道，涵洞等)，它们,,是为了使线路跨越河流，深谷，不良的地质和水又,,地质地段，穿越高山峻岭或使线路从河、湖、海底,,以下通过等；,,,第三类是防护建筑

3、物(如明硐，挡土墙，护坡，排水,,盲沟等)。,,(二)、路基主要工程地质问题,,,铁路路基包括路堤、路堑和半路堤半路堑式等。,,在平原地区修建铁路路基比较简单工程地质问题较,,少，但在丘陵区，尤其是在地形起伏较大的山区修,,建铁路时，路基工程量较大，往往需要通过高填或,,深挖才能满足线路最大纵向坡度的要求。因此，路,,基的主要工程地质问题是：路基边坡稳定性问题，,,路基基底稳定性问题，道路冻害问题以及天然建筑,,材料问题等。,,,1、路基边坡稳定性问题,,,路基边坡包括天然边坡，旁山线路的半填半挖路,,基边坡以及深路堑的人工边坡等。,,,任何边坡都具有一定坡度和高度，在重力作用,,下，边坡岩土

4、体均处于一定的应力状态，在河流的,,冲刷或工程的影响下，随着边坡高度的增长和坡度,,的加大，其中应力状态也不断增强。当剪应力大于,,岩土体的强度时，边坡即发生不同形式的变形与做,,坏。其破坏形式主要表现为滑坡，崩塌和错落。,,土质边坡,,,土质边坡的变形主要决定于土的矿物成份，特,,别是亲水性强的粘土矿物及其含量，在地下水的作,,用下，粘土的膨胀使土体的强度显著降低，加速边,,坡的变形。影响土质边坡稳定性的因素，除受地质,,(成份，结构和成因类型)，水文地质和自然因素,,外，施工方法是否正确也有很大关系。如违反开挖,,顺序，或在坡体上存土加载，修建水池及其它建筑,,物，不合理地开挖便道以及爆破

5、等都能引起滑坡的,,发生和发展。,,,岩质边坡,,,岩质边坡的变形主要决定于岩体中各种软弱结,,构面的性状及其组合关系，它对边坡的变形起着控,,制作用。,,在人工边坡形成临空面的条件下，必须具体分,,析被切割的山体中各种软弱结构面可能起滑动和切,,割岩体的作用，只有同时具备临空面、滑动面和切,,割面三个基本条件，岩质边坡的变形才有发生的可,,能。,,由于开挖路堑而形成人工边坡，改变了天然山,,坡的稳定条件，加大了山坡的陡度和高度，使山坡,,的边界条件发生变化。,,边坡稳定性分析,,,边坡稳定性分析必须建立在正确的地质分析基,,础上，首先要求对地质环境充分了解，找出滑坡发,,生演变的主导因素，确

6、定滑坡的边界条件，正确选,,取计算参数；然后选择适用的计算公式，按力学分,,析法进行计算，评定边坡的稳定性。,,,在一定条件下，也可采用工程地质类比法进行,,边坡稳定性分析，此法主要是把已有边坡的设计经,,验应用于工程地质条件、斜坡类型及其模式等相似,,的新边坡，通过类比，对边坡的稳定性进行评价，,,最终确定其坡角和坡高。,,不稳定边坡的治理,,原则是以防为主，及时根治。,,防的含义包括线路绕避规模较大而难以整治的斜,,坡地段；消除或改变促使边坡稳定性恶化的主导因,,素，防止发生危害性较大的破坏。,,常用的治理措施有：,,(1)修筑锚杆挡墙，成排设置抗滑桩，抗滑明洞等支挡性建筑物；,,(2)对

7、于规模小的滑体或不良的地质体可全部清除，但对规模大的滑坡，则主要采用上部刷方、下部填方(所谓“削头补足”的办法)来减缓坡度、增加斜坡的稳定性，或者改变边坡结构，降低坡高；,,,(3)修筑天沟，侧沟，盲沟，支撑渗沟及堵塞滑坡裂,,缝等，防止地表水和地下水渗入滑体内，避免岩土,,因受湿而抗滑力进一步降低；,,,(4)有时在边坡表面上，局部或全部片用灰浆或沥青,,进行抹面，喷射水泥砂浆，修筑浆砌片石或混凝土,,护坡，采用骨架支撑式护坡及种植草皮等，以防止,,大气降水对边坡面的冲刷和岩石风化；,,,(5)有些情况下可采用掺砂翻夯，硅化法，焙烧法等,,土质改良方法，提高土体的力学强度，使边坡达到,,稳定

8、。,,2、路基基底稳定性问题,,路基基底稳定性多发生于填方路堤地段，其主,,要表现形式为滑移，挤出和塌陷。,,,一般路堤和高填路堤对路基基底的要求是要有足,,够的承载力。,,,基底土的变形性质和变形量的大小主要决定于基,,底土的力学性质、基底面的倾斜程度，软层或软弱,,结构面的性质与产状等。此外，水文地质条件也是,,促进基底不稳定的因素，它往往使基底发生巨大的,,塑性变形而造成路基的破坏。,,路基基底处理,,,路基基底若为软粘土、淤泥、泥炭、粉砂、风化,,泥岩或软弱夹层所组成，应结合岩土体的地质特征,,和水文地质条件进行稳定性分析，若不稳定时．可,,选用下列措施进行处理：,,,(1)放缓路堤边

9、坡，扩大基底面积，使基底压力小于岩土体的容许承载力；,,(2)在通过淤泥软土地区时路堤两侧修筑反压护道,,(3)把基底软弱土层部份换填或在其上加垫层；,,(4)采用砂井(桩)排除软土中的水份，提高其强度；,,(5)架桥通过或改线绕避等。,,,,3 道路冻害问题,,,道路冻害包括冬季路基土体因冻结作用而,,引起路面冻胀和春季因融化作用而使路基翻,,浆。结果都会使路基产生变形破坏，甚至形,,成显著的不均匀冻胀和路基土强度发生极大,,改变，危害道路的安全和正常使用,,,4、建筑材料问题,,,路基工程需要天然建筑材料的种类较多，包括道,,渣，土料，片石，砂和碎石等。,,在数量上需要量较大，而且要求各种

10、建材产地沿,,线两侧零散分布，但在山区修筑高路堤时常遇土料,,缺乏；,,在平原区和软岩山区，常常找不到强度符合要求,,的护坡片石和道渣等，,,寻找符合要求的天然建材有时成为铁路选线的关,,键性问题，常常被迫采用高桥代替高路堤的设计方,,案，甚至“移线就土”，提高线路的造价。,,（三）、铁路选线的工程地质论证,,铁道线路是线状工程，在数百甚至数千公,,里的线路上常遇到各式各样的工程地质问,,题，如成昆路沿线山高谷深，川大流急，地,,质复杂，不良物理地质现象发育，有地质“博,,物馆”之称。,,,在选线中重视工程地质条件是非常重要和,,必要的，只有根据地质环境的具体条件才能,,选出技术可能而又经济合

11、理的线路。,,在选线中工程地质的主要任务是查明各比,,较线路方案沿线的工程地质条件，在满足国,,家规定的必经控制点和铁道工程设计规范要,,求标准的前提下，经过技术经济比较，选出,,最优方案。,,,线路一经选定，对今后的运营则带来长期,,而深远的影响，一旦发现问题而改线，即使,,局部改线，都会造成很大的浪费，因此，选,,线的任务是繁重的，技术上是复杂的，必需,,全面而慎重地考虑。,,工程地质工作的具体任务是：,,,(1)查清地质、地貌条件及动力地质现象等，阐明其,,演变规律，为各方案的比较提供依据；,,(2)对严重影响线路安全而数量多、整治困难的各种,,工程地质问题，如发展中的暗河岩溶区，深层滑

12、坡,,地段，深层沼泽，有沉陷的深源冻胀地段等，一般,,均以绕避为原则。但对技术落实可行，可彻底整治,,而费用不高，对今后运营无后患的地段，应合理通,,过，绝不盲目绕避；,,(3)沿线各种天然建筑材料的质量符合要求，储量充,,足，开采和运输条件合适，满足就地取材的要求；,,(4)水源丰富，分布适宜，能符合机车用水的要求。,,,,线路的基本类型及其特点：,,,(1)河谷线，其优点是坡度缓，线路顺直，工程简易，挖方少，施工方便，取水易。但在平原河谷选线常遇有低地沼泽，洪水为害；而丘陵河谷，坡度大，阶地常不连续，河流冲刷路基、泥石流淹埋线路，遇支流时需修较大桥梁。,,,(2)山脊线，其优点是地形平坦，

13、尤其是高原面和古夷平面最适宜，挖方量少，无洪水，桥隧工程量少。但山脊宽度小，不便于工程布置和施工，有时地形不平，地质复杂，若山脊全为土体组成，则需外运道渣，更严重的是取水困难。,,(3)山坡线，其最大优点是可以选任意线路坡度，路基多采用半填半挖，但线路曲折，土石方量大，物理地质现象发育，桥隧工程多，配车站困难。,,,(4)越岭线，其最大优点是能通过巨大山脉，降低线路坡度和缩短距离，但地形崎岖，展线复杂，桥隧相连，物理地质现象发育，要选择适宜的垭口通过。,,,(5)跨谷线，需造桥跨过河谷或山谷，其优点是缩短线路和降低坡度，但工程量大，费用高，需选择河面窄，河道顺直，两常岩体稳定的地方通过。,,工

14、程地质选线实冽略图,,1,一滑境群,2,一崩塌区,3,一泥石流堆积区,4,一沼泽带,5,一线路方案,1,、,2,,,,线路A。B两点问共有三个基本选线方案；“1”方案需修,,两座桥梁和一座长隧洞方案，线路虽短，但隧洞施工困难，,,不经济；“2”方案需修一座短隧洞，但西段为不良物理地质现,,象发育地区，整治困难，维修费用大，也不经济；3”方案为,,跨河走对岸线，需修两座桥梁，比修一座隧洞容易，但也不,,经济。综合上述三个方案的优点，从工程地质观点提出较,,优的第“4”方案：把河湾过于弯曲地段取直，改移河道，取消,,西段两座桥梁而改用路堤通过，使线路既平直，又避开不良,,物理地质发育地段，而东段则

15、联接“2”方案的沿河路线,,,,此方案的路线虽稍长，但工程地质条件较好，维修费用,,少，施工方便，长远来看还是经济的，故为最优方案。,,,,（四）、地质条件不良地段的选线原则及防护措施,,1、泥石流地区选线原则是：,,(1)对泥石流集中地区特别是严重的地段，应尽量绕避；,,(2)当受其它条件限制而必须跨越时，应根据泥石流的特性，选择受影响较小的部位(如泥石流上游的搬运带或搬运带与沉积带交界处)，以大跨高桥、明洞或隧道通过。,,,泥石流的防护措施,,最好是植树造林，加强水土保持，减少水士流失，但此法需经一定时期后才能见效，故常配以修建多级拦挡冲积物的坝(坝高一般小于5 m)，以降低泥石流的速度，

16、使其所携带的大量固体物质在坝前沉积下来，以免冲毁或淹埋铁道线路,,2、岩溶地区,,岩溶给铁路建设带来的工程地质问题主要是岩溶,,水大量涌入隧道或桥墩基坑和浸泡路基；岩溶洞穴,,常造成路基塌陷和影响隧道围岩及基坑边坡的稳定,,性。,,,岩溶区的选线原则：,,(1)尽可能将线路选择在较难溶解的岩层(如泥灰岩，矽质灰岩等)上通过；,,(2)在无难溶岩的岩溶发育区，尽量选择地表覆盖厚度大，岩溶洞穴已被充填或岩溶发育比较微弱的地段，以最短线路通过。,,。,(3)尽可能避开构造破碎带，断层，强烈发育的裂隙,,密集带，岩溶水交替条件良好而岩溶强烈发育地,,带。否则，应使线路与主要构造线呈大角度相交；,,或在

17、断层的下盘、岩层倾向与河谷斜坡方向相反的,,地带通过；,,(4)应避开可溶岩层与非可溶岩层的接触带，特别是,,与不透水层的接触带，以及低地，盆地和低台地等,,岩溶易发育地带，应把线路选在陷穴极少而小的分,,水岭和高台地上,,(5)当线路跨越暗河，而线路标高低于暗河标高,,时，最好用高桥跨越暗河出口处。当线路标高高于,,暗河标高时，线路可在暗河上面通过。当线路标高,,接近暗河标高时，应从暗河出口处下游选择稳定地,,区通过；或将暗河顶板炸开设桥涵通过。,,3、沼泽地区,,沼泽地区淤泥类土的地基承载力较小，路堤通常,,修建在高压缩性的淤泥或泥炭之上这些软弱土层在,,路堤的自重压力和机车动荷载共同作用

18、下，必然产,,生强烈压缩，甚至向路堤两侧流动，出现被挤出和,,隆起现象，其结果导致路堤下沉甚至沉没于泥沼之,,中。,,沼泽地区铁路选线的原则：,,首先在保证安全的条件下，通过经济比较，然后,,决定线路是否采用穿越或绕避方案。当堆积物由含,,水高而厚度大的松软淤泥组成，或是坚硬底板坡度,,较大的沼泽时以绕避为宜。,,4、风沙地区,,风沙地区铁道建筑的主要工程地质问题是流动,,沙丘掩埋道路和路堤的凤蚀问题。,,风沙地区铁道选线原则：,,（1）.应尽量绕避流动砂丘，把线路选在固定和,,半固定的沙丘地区；,,（2）．线路方向应与该地区主导风向平行或交,,角尽可能小，避免垂直。线路应少弯；,,（3）．线

19、路应以填方为主，减少挖方，避免不,,填不挖。而且线路应接近防风砂材料产地。,,(4)．路堤的风蚀量与路堤高度，填料和夯实程度,,以及风力．(风速、风向)等条件有关。,,(5).大风口不设站，车站应布置在风沙较轻地,,区，站房与住宅均设在背风一侧；以防积沙。,,,,五、道路工程地质勘察要点,,,道路工程地质勘察阶段与其工程设计阶段,,是相配合的，相应地可以分为草测，初测，,,定测三个阶段。一般缺少施工阶段的工程地,,质勘察工作，主要决定于线路所通过该地区,,工程地质条件的复杂程度。在地形地质复杂,,的山区，施工阶段尚有工程地质勘察工作；,,反之，则勘察阶段可适当减少,,,,(一)草测阶段工程地质

20、勘察要点,,草测阶段的工程地质勘察目的是根据国家指定兴,,建铁路的起讫点和必经地区，配合规划设计，解决,,大的线路方案的选择问题。,,工程地质勘察的基本任务是充分利用已收集的地,,质资料，进行工程地质测绘工作，其测绘面积为沿,,各可能方案线路两侧2.5—5km的狭长范围内进行，比例尺一般为l：50000一l：100000。,,重点研究跨越大分水岭处，长隧道，跨越大河和,,大规模不良地质现象等各关键性地段的工程地质条,,件，并提供有关地震，天然建筑材料和供水水源等,,战略性地质资料.,,最终从工程地质观点选出几个较好的比较方案,,线，为编写设计意见书提供地质资料,,,2、初测阶段工程地质勘察要点

21、,,,,初测阶段工程地质勘察的目的与设计部门共同,,选出一条技术可能而经济合理的最优线路方案、为,,线路的初步设计提供可靠的地质依据。,,,本勘察阶段的基本任务主要是对已确定线路范,,围内所有线路方案进行勘察对比，确定线路在不同,,地段的基本走法，并以线路为中心，全面查明线路,,最优方案中沿线工程地质情况，对线路方案起控制,,作用的重大而复杂工点或地段，进行较详细的工程,,地质勘察，提供编制初步设计所需的全部工程地质,,资料,,,3、定测阶段工程地质勘察要点,,定测阶段工程地质勘察的目的是根据已批准的初,,步设计，对各种类型的工程建筑物(桥，隧，站场等),,位置进行详细的工程地质勘察，为编制铁

22、路施工技,,术设计提供工程地质依据。,,主要任务是查明与各类建筑物有关的工程地质条,,件及存在的主要工程地质问题。从而提供建筑物定,,型设计所需的工程地质资料及有关数据和参数。此,,外，对线路局部改善地段，亦需要查明其工程地质,,条件和提供相应的工程地质资料。,,4、施工阶段的工程地质勘察要点,,施工阶段工程地质勘察的目的是解决铁路施工中,,所遇到的工程地质问题，从地质方面保证施工顺利,,进行。检验和修改定测阶段的地质资料。,,施工地质工作的具体任务是：及时查明地质问题,,发生原因，发展趋势，以及对工程建筑的危害程,,度，提出处理意见；搜集因施工困难或其它特殊原,,因而改变设计方案或增加建筑物所需要的工程地质,,资料，根据施工实际开挖情况，核对定测阶段地质,,资料的准确性，修改补充原有设计图件的工程地质,,内容；为各类工程编制竣工图件提供所需要的地质,,资料；对存在疑难问题的病害工点做好工程地质预,,测，或布置长期观测等。,,,