道路勘测设计路基桥涵地基坝基勘察

道路勘测设计 路基桥涵地基坝基勘察 道路是陆地交通运输的干线，由公路与铁路共同组成运输网络，其中铁路运输量占首位，铁路是国民经济的动脉，在我国的政治，经济，国防上发挥着巨大作用。近年来我国高速公路飞速发展，高等级公路网已初具规模。 桥梁是在道路跨越河流，山谷，或不良地质作用发育地段而修建的构筑物，是道路的重要组成部分。随着我国道路的迅速发展，道路地质复杂程度也随着增加，因此，桥梁的数量与规模在道路中的比例越来越大，它是道路选线时的重要因素之一。随意，除特大，大桥梁需要单独进行勘察外，一般桥梁岩土工程属道路岩土工程勘察的一部分。上述两者虽有密切联系，但它们对工程地质条件的要求不同，作为长安大学地质工程本科在读的学生，结合道路勘测设计与岩土工程勘察这两门课，我将对此进行力所能及的论述。 路基勘察要点依据公路工程地质勘察规范JTJ064-98应依阶段布置工作量（可行性勘察，初勘，详勘）路基勘察内容有： 1、一般路基 2、高路堤 3、陡坡路堤 4、深路堑 5、支挡工程 6、河岸防护工程 7、改河（沟渠）工程由于内容较多，本节课只讲初步勘察阶段内容（初勘阶段有可能对可行性勘察阶段确定的几个可比线路进行确定，对特殊工点勘察工作不是特别深入） 1、一般路基初步勘察（1）勘察重点（与地基稳定性和边坡稳定性有关的地质问题）岩石名称、岩性、产状、风化破碎程度及风化层厚度；表土类别、名称、密实程度 、含水状态；地下水和地表水的活动情况。勘察资料要求有路基工程地质条件分段说明、工程地质纵断面图、代表性工程地质横断面图和勘探、测试资料汇总表。 （2）调查与测绘与路线的工程地质调绘一并进行，工程地质平面图比例尺为1：100001：2000不良地质地段另绘比例尺为：1：20001：10000。（3）勘探二级及二级以上公路 的控制性勘探点间距平均为200500m，孔深：细粒土不小于4m，粗粒土不小于2m；二级以下公路 的探制性勘探点间距平均为5001000m，孔深：不小于2m；宜采用简易钻探或挖探。（4）测试测试工作重点布设在土质路基段，对土样进行野外鉴别并选取代表性样品进行常规理、水理及化学性质试验和必要的力学试验，或选代表性的地段作原位测试。测试点的数量约为勘探点的一半。 2、高路堤初步勘察根据填料不同高度大于12m或20m（1）勘察重点调查地层层位、层厚、土质类别，调查地下水埋深、分布；确定土的承载能力、抗剪指标和压缩指标。判定在路堤附加荷载作用下，地基沉降和滑移的稳定性地层中的软弱层应作为重点。（2）调查与测绘采用初测路线平面图，按1：5000精度控制进行地调和测绘，结合勘探资料，编绘路段工程地质平面图。选定路段的控制断面位置，控制横断面在纵向一般200米设1个，地层变化不大时，可500米设一个，或每个工段不得少于2个。用1：1001：200的比例尺编绘控制横断面图，左右应超过路堤底宽至少20m。（3）勘探勘探内容要点如下：每1个控制横断面上，包括露头、挖探、简便钻探、触探、物探等勘探点不得少于2个；勘探深度对小于24m的覆盖层应达到基岩面，对于深厚土层应不小于路堤高度并穿过软土层；高填路段及地质构造处，视需要可采用少量钻孔，孔径应满足采样测试的要求。 勘察资料要求有路段工程地质说明书、路段地质平面略图、提供处理方案建议和详勘工作建议 （4）测试采用原位测试方法在控制横断面上进行土层物理力学指标测定。在钻孔中应采样进行室内试验。露头、挖探、简便钻探均应采取样品进行目测和试验，分析对比土层物理力学指标。 3、陡坡路堤初步勘察1）勘察重点陡坡路堤的勘察重点为：对于填筑在等于或陡于12的斜坡上的及存在可能沿斜坡滑动的路堤（包括半填路堤），应查明其沿斜坡或下卧基岩面滑动破坏的可能性；调查斜坡上覆盖土层的层位、层厚、土类，斜坡下卧基岩岩石的倾斜度、岩性、产状、风化程度，斜坡地表水和地下水的情况；确定土层和岩土界面的抗滑、抗剪指标。（2）调查与测绘采用初测路线平面图，按1：5000精度控制进行地调和测绘，结合勘探资料，编绘路段工程地质平面图。选定路段的控制断面位置，控制横断面在纵向一般200米设1个，地层变化不大时，可以500米设一个，或每个工段不得少于2个。 用1：1001：200的比例尺编绘控制横断面图，应上下超过陡坡路堤宽各20m。（3）勘探每个控制点上勘探点不得少于2个（包括露头、挖探、简便钻探、触探和物探等。）勘探深度应达到基岩面，对于深厚土层应不小于路堤高度并穿过软土层。为查明陡坡路堤工段的地层结构，必要时可采用少量技术性钻孔。钻孔孔径应满足采样试验的要求。（4）测试采用原位测试方法在控制横断面上进行土层物理力学指标测定。露头、挖探、简钻探均应采取样品进行目测和试验，分析对比土层物理力学指标 4、深路堑初步勘察（1）勘察重点对于初拟的路堑边坡高度大于或等于20m者，或边坡高度虽小于20m，但需要特殊处理者，均应对开挖边坡的地层、岩层及沿软弱结构面滑动的稳定性进行调查。调查岩土组成情况、岩土界面坡度和段向、岩石风化程度。调查土质边坡的土层层位、层厚。调查边坡岩层层位、产状、岩性、软弱层和构造结构面情况，确定结构面的抗滑、抗剪指标。调查地形、地貌、水文地质情况，特别是地面水活动情况和地下水埋藏及渗流情况。（2）调查与测绘采用初测路线平面图，按1：5000精度控制进行地调和测绘，结合勘探资料，编路段工程地质平面图。 选定路段的控制断面位置，控制横断面在纵向一般100米设1个，根据地层变化可加密为每50米设一个或放宽到200米一个，或每个工段不得少于2个。对于岩体应调查并测绘地层和各种软弱结构面的产状、密度、连通情况，充填物和含水情况，有顺层滑动的应调查其产状与节理情况。用1：1001：200的比例尺编绘控制横断面图，测绘范围应根据地层岩性、地质构造、地形地貌和水文条件所影响的可能滑动范围以及路堑的开口宽度等来确定。一般应在路线左右各50100m。（3）勘探控制性横断面的间距按深路堑的长短、地形及地质的复杂程度而酌情确定。每个控制点上勘探点不得少于2个（包括露头、挖探、简便钻探、触探和物探等。）对于仅存在土层稳定问题者，勘探深度应达到岩土界面，对于岩石边坡，一般通过露头观测、挖探和地质测绘推算到路基标高以下35m。当所采用方法未判明路堑边坡稳定性问题时，应适当增设技术性钻孔。钻探达到软弱结构面以下或应达到路基设计标高以下35m，以判明为止。钻孔孔径应满足采样试验的需要。（4）测试采用原位测试方法在控制横断面上进行土层及岩石露头的物理力学指标测定，并判定土石工程等级。对钻探取样进行采取样品进行目测和试验。 5、支挡工程初步勘察（1）勘察重点勘察支挡工程构造物位置处承重地基的地层岩性、地质构造、水文条件。重点是探查下卧软弱地层的存在及分布。掌握支挡工程构造物承重地层的物理力学指标。论证、推荐优选的支挡工程方案。 （2）调查与测绘采用初测路线平面图，按1：5000精度控制，对拟定的支挡工程布设轴线路段进行工程地质调绘，结合勘探资料，编绘路段工程地质平面图。在设置支挡工程的轴线上选定控制横断面，间距30-50m设1个，但每处不得少于2个。对于岩体应调查并测绘地层和各种软弱结构面的产状、密度、连通情况，充填物和含水情况，有顺层滑动的应调查其产状与节理情况。用1：001：200的比例尺编绘控制横断面图，测绘范围应包含受挡的岩土体，并应因支挡工程类型而有所不同。（3）勘探应在支挡工程轴线上设有勘探点。每个控制断面上勘探点不得少于2个（包括露头、挖探、简便钻探、触探和物探等。）勘探深度主要控制在设挡轴线上的探点，一般应穿过覆盖层达到基岩，对于厚层覆盖土层应穿过软弱层，达到承载力相对较大的持力地层。支挡工程的地基，当简便方法不能达到勘探目的时，应适当增设技术性钻孔。并采样试验。（4）测试采用原位测试方法在控制断面上进行物理力学指标测定。对钻探取样进行采取样品进行目测和试验。利用露头、简易钻探及挖探采取试样进行目测和测试。 6、河岸防护工程初步勘察（1）勘察重点对于临河、沿河的低位路线的河岸和下边坡，当存在水流冲刷失稳，并需要设置河岸防护和疏导水流工程的路段，应进行调查。调查岸坡地层岩性、地质构造、地形、地貌、不良和特殊地质现象的现状和发展趋势。调查河段的水力特征、冲淤变化规律。调查防护工程及导流工程构造物位置基底地层、岩土组成、岩土物理力学指标。（2）调查与测绘采用初测路线平面图，按1：5000精度控制，结合勘探资料，编绘路段工程地质平面图。采取地持调查和简易水文、水力观测方法确定设防和导流工程地段，并选定控制横断面位置，间距30-50m设1个，但每处不得少于2个。用1：1001：200的比例尺编绘控制横断面图，测绘宽度应包含设防标高以下河床（或水下）部分不小于20m，岩坡上包含路基全宽。 （3）勘探在每个控制断面上勘探点不得少于2个（包括露头、挖探、简便钻探、触探和物探等。）在设防和导流体轴线上应有勘探点，勘探深度应达到河床下岩层或基底坚实地层，并应超过河床冲刷深度线3m。当简便方法不能达到勘探目的时，应适当增设技术性钻孔。并采样试验。（4）测试采用原位测试方法在控制断面上进行物理力学指标测定。对钻探取样进行采取样品进行目测和试验。利用露头、简易钻探及挖探采取试样进行目测和测试，钻孔中采样应进行室内试验。 7、改河（沟渠）工程初步勘察（1）勘察重点对因路线或桥梁的需要，初拟的河道、沟渠改道地段应列项调查。调查原河段的水流、水力特征，冲刷、淤积规律，原河段的性质、类型和发育阶段。调查改移河道地段的地形地貌、水文条件、地层岩性、地质构造。评价改移河道地段的工程地质与水文条件，预测改移河道后两 岸和下游岩坡的水流冲刷稳定性及设防护工程的必要性。（2）调查与测绘采用初测路线平面图，按1：5000精度控制，沿改河轴线左右各200m范围内进行工程地质调查和简易测绘，结合勘探资料，编绘路段工程地质平面图。在轴线上选定控制横断面，间距100m设1个，每工段不少于两个横断面。用1：2001：500的比例尺编绘控制横断面图。（3）勘探应在设防和导流工程轴线上设有勘探点。每个控制断面上勘探点不得少于2个（包括露头、挖探、简便钻探、触探和物探等。）勘探深度应超过原河床线深度3m，或达到基岩。当简便方法不能达到勘探目的时，应适当增设技术性钻孔。（4）测试采用原位测试方法在控制断面上进行物理力学指标测定。 利用露头、简易钻探及挖探采取试样进行目测和测试。 桥位初勘特大桥：L500m大桥：100L500m中桥：30L100m小桥：8L 30m涵洞：L 8m桥墩台主要工程地质问题：桥墩台地基稳定性、桥台的偏心受压及桥墩台地基的冲刷问题等。 桥墩台地基稳定性主要取决于墩台地基中岩土体的允许承载力 ；桥台除了承受垂直压力外，还承受到岸坡的侧向主动土压力，在有滑坡的情况下，还受到滑坡的水平推力，使桥台基底总是处在偏心荷载状态下；桥墩的偏心荷载，主要是由于机动车在桥梁上行驶突然中断而产生的。 桥墩和桥台的修建，使原来的河槽过水断面减小，局部增大了河水流速，改变了流态，对桥基产生强烈冲刷，有时可把河床中的松散沉积物局部或全部冲走，使桥墩台基础直接受到流水冲刷，威胁桥墩台的安全。 桥位初勘要求应根据工程可行性研究报告的审批意见，在工程可行性研究地质勘察资料的基础进行初勘。对工程地质条件复杂的特大桥和大桥，必要时，增加技术设计阶段勘察，对初勘作进一步补充勘察工作。根据初勘合同或初勘任务书的要求进行初勘。初勘阶段，应对各桥位方案进行工程地质勘察，并对建桥适宜性和稳定性有关的工程地质条件作出结论性评价。 桥位初勘调查与测绘在桥位处必须进行工程地质调查。对工程地质条件复杂的特大桥，应进行工程地质测绘，比例尺用1:5001:2000,编制桥位工程地质平面图，对一般的特大桥、大桥及复杂中桥，不进行工程地质测绘。调查测绘前，应对已有的工程地质资料进行分析研究，如图件比例尺符合测绘要求或有更大的比例尺时，可在现场进行核对、补充、修订，否则应实地测绘。调查范围一般包括对桥梁及其附属工程有影响的工程地质现象。一般包括桥轴线纵向的河床和两岸谷坡或阶地（约5001000m)，以及横向的河流上、下游各200500m，如有特殊要求，可增加测绘范围 桥位初勘工程地质勘探工程地质勘探，一般应在工程地质调查或测绘的基础上，通过物探、挖探、钎探、原位测试等综合手段进行。各桥位处的勘探工作量，应根据工程地质复杂程度和设计要求确定。桥基工程地质勘察应注意的主要问题有：1钻孔布设钻孔布设应在桥位工程地质调查与测绘的基础上进行，以避免盲目性。钻孔数量取决于：设计阶段；桥位地质条件；拟采用的基础类型。在初步设计阶段，一般布设35个钻孔；在技术设计阶段，钻孔数应不少于墩台数。如采用沉井基础，或基础在倾斜、锯齿状的基岩面上时，应增加辅助钻孔，复杂时每一墩台需要45个钻孔。钻孔一般布设在桥梁中心线上。为了避免钻穿具有承压水的岩层而引起基础施工困难，也可布设在墩台以外。为了解沿河床方向基岩面的倾斜情况，在桥梁的上下游可加设铺助钻孔。2钻孔深度钻孔深度取决于河床地质条件、基础类型与基底埋深。河床地质条件包括：河床地层结构、基岩埋深、地基承载力、可能的冲刷深度等。基础类型要区分明挖、深井与桩基等。如遇基岩，要求钻入基岩风化层13m。这一点在山区河流上尤应注意，以免把孤石错定为基岩。在粘性土或砂类土层中，一般每1m1.5m应取原状土样一件；如土层厚度大于等于5米，可视具体情况，每层分别在上中下部位各取代表性原状土样一件。遇有土层变化，应立即取样。岩芯采取率：在坚硬完整岩层中，不宜小于85%；在强风化、破碎的岩层中，不宜小于50%。对特大桥、工程地质条件复杂的大桥，应有3孔以上，一般大、中桥12孔，取具有代表性的岩芯，按地层上下顺序进行编号、整理、装箱、填写岩芯卡片和岩芯箱登记表。对破碎、松散岩样，应采用瓶状或袋装加以保存。对岩芯、松散岩样应保存到桥梁建成 桥位初勘原位测试原位测试应根据土质特性，工程要求和使用经验，选用静力触探、动探、十字板剪切试验、横压试验等。在原位测试时，每一土层试验数据，一般要求为13个。 桥位初勘室内试验岩石试验：包括岩石成分试验、岩石物理性能试验（相对密度、密度、吸水率、饱和吸水率、湿化与膨胀及冻融试验）、岩石力学性能试验（单轴抗压强度、轴向拉伸、变形、三轴试验）等细粒土：天然密度、天然含水量、相对密度、液限、塑限、颗粒分析、压缩系数、压缩模量、渗透系数和抗剪强度等，需要时作有机物含量和高压缩性试验粗粒土：颗粒分析、天然密度、天然含水量、抗剪强度、相对密度、渗透系数、天然休止角试验。水质分析：应取水样做水质简易分析。对水质有特殊要求时，应对水试样进行专项分析。 坝址初勘（土石坝）内容（水利水电工程地质勘察规范GB50287-99）查明坝基基岩起伏情况、河床深槽、古河道、埋藏谷的具体范围、深度以及深槽或埋藏谷侧壁的坡度。查明坝基河床及两岸基岩与覆盖层的层次、厚度和分布，重点查明软土层、分细砂、湿陷性黄土、架空层、漂孤石以及基岩中的石膏夹层等工程地质性质不良土层的情况。查明影响坝基、坝肩稳定的断层、破碎带的分布、规模、产状、性状、渗透变形条件。查明坝基的水文地质结构，含水层或透水层和相对隔水层的岩性、厚度变化和空间分布，岩土渗透性和地下水、地表水对混凝土的腐蚀性，重点查明可能导致强烈漏水的坝基、坝肩渗透变形的集中渗漏带的具体位置。查明岩坡的风化带、卸荷带的分布、深度及稳定条件，重点查明坝体、面板堆石坝趾板、防渗体与地基和岸坡连接地段有无断层破碎带及其变形特性和允许渗透水力比降。查明坝区喀斯特发育规律，主要喀斯特通道的分布与规模，相对隔水层的埋藏条件，提出建议的防治处理范围。提出坝基岩土体的渗透系数，允许渗透水力比降和各项物理力学性质参数，对基的沉陷、湿陷、抗滑稳、渗透变形、液化等问题作出评价，并提出坝基处理的建议。 坝址初勘（土石坝）调绘测绘比例尺：1：50001：1000测绘范围：坝址水工建筑物场地和对工程有影响的地段。勘探剖面线应结合坝轴线、防渗线、排水减压井、消能建筑、面板堆石坝趾板等布置。勘探点间距宜采用50100m。基岩地基钻孔深度宜为坝高的1/31/2，防渗线上的钻孔深度不应小于坝高。覆盖层地基钻孔深度，当下伏基岩埋深小于坝高时，钻孔深度宜进入基岩面以下1020m，防渗线上钻孔深度可根据需要确定。当下伏基岩埋深大于坝高时，钻孔深度宜根据透水层和相对隔水层的具体情况确定。应布置平洞、钻孔和探槽，查明两面岸岩体风化带、卸荷带以及对坝肩岩体稳定和绕渗有影响的断层破碎带、喀勘探特通道等。第四纪地层每一主要土层的物理力学性质试验组数累计不应少于11组。土层抗剪强度宜采用三轴试验，土层应连续取原状样和进行标准贯入试验，土粉细砂应进行标准贯入试验。根据需要进行室内三轴振动试验和原位渗透变形试验。根据第四纪地层的成层特性和水文地质结构进行单孔或多孔抽水试验。坝基主要透水层的抽水试验不应小于3次。强透水的大断层破碎带应作专门的水文地质试验。防渗线上的基岩孔段应作压水试验。其它部位的钻孔可根据需要确定。 工程实例1、坝前边坡失稳我国黄河上游某水库，坝前一不稳定坡体位于坝前消能区右岸，1987年和1989年水库两次泄流，使该不稳定坡体上形成较强水雾降水，造成该坡体向下游蠕滑和塌滑，如果该坡体大规模失稳破坏，势必堵塞河道，淹没厂房，造成严重损失，为此有关单位又投入了大量的勘探设计和治理工作。2、马尔帕塞水坝该坝建于1952-1954年，1958年投入运转，坝高66.5米，总库容520万立方面。坝区因有伟晶岩侵入的片岩构成，左岸片麻岩中尚夹有绢云母页岩，倾向下游。裂隙发育，有的张开，并填充粘土。1959年12月，连日暴雨，水位猛涨，坝基负荷骤增。致使大坝左端滑动，坝体崩溃，洪流下泄，席卷数十公里，下游十公里处的福瑞捷斯城被冲为废墟，附近铁路、公路、供电供水线路几乎全部破坏，据不完全统计，有378人死亡，100余人失踪，约200户居民遭到损害。3、美国兰尼尔湖拱坝仅高19米，由于把左肩地基中一块直径约42米的孤石，误认为整体花岗岩。蓄水后，坝底渗流不断掏刷其周近的泥沙碎屑，终使孤石松动，坝遭到破坏。4、西班牙的蒙特哈克水库由于通过漏水的石灰岩溶洞地带，致使水库无法蓄满。 刘辉 22