山区高速公路勘察主要岩土问题研究

山区高速公路勘察主要岩土问题研究

张一木

商丘市豫东公路勘察设计有限公司 476000

摘要：当前我国高等级公路建设正在由东部向西部地区转移，由平原向山区转移，这样使得公路工程中岩土工程项目，如隧道工程、高边坡防护、滑坡整治工程以及特异型桥涵基础工程等大量出现。本文介绍了近年来山区高等级公路建设中处理这些岩土工程的实践经验，而且在一定程度上阐述了掌握岩土工程勘察方法与内容对搞好公路工程勘察设计与施工的重要意义。

关键词：高等级公路；岩土勘察；岩土工程

1概述

岩土工程是一项涉及岩体与土体改造与利用的复杂的综合技术，其复杂性主要表现在现场地形地质条件与工程结构的相互作用以及工程结构与施工过程的相互作用。它从工程内容上可分为五个方面：岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程施工、岩土工程监测以及岩土工程监理，因此作为一个岩土工程技术人员，要求掌握工程地质方法，熟知场地的地形地质条件，熟悉岩土工程知识有效地解决工程问题。

随着我国现代化建设事业的不断发展，公路工程建设逐步由低标准向高标准发展，其勘察设计重点也在随之不断变化。在公路建设的早期，由于平原发达地区一般以二、三级公路为主，山区则以三、四级公路为主。在今天，由于一级公路、高速公路大规模修建，特别是在我国中部与西部山区开始修建高等级公路，使得公路建设项目中隧道与高边坡等岩土工程项目急剧增加。

2山区高等级公路中的主要岩土工程问题

2.1隧道工程

高等级公路隧道的建设方式比较多，在勘察设计过程中应根据隧道区域的地形地质条件选取。

隧道工程中应用了十分复杂的岩土工程设计技术及施工工艺，是岩土工程中技术含量较高的项目。

隧道建设技术复杂性主要表现有：(1)作用在支护结构之上的荷载与多种因素有关，如地质条件、地形条件、地物条件、洞室跨度与形状、支护型式与强度、施工方法与施工质量等等；(2)支护形式的多样性；(3)支护结构与围岩的相互作用以及支护结构与施工方法的相互作用导致了设计分析与施工质量控制比较困难；(4)岩体越差，荷载越大，支护结构越强，则荷载、结构、围岩以及施工方法这四方面的相互影响越大，设计施工过程中各项分析越困难。

2.2高边坡

从环境保护的角度出发，公路填挖边坡均应进行防护，只是防护力度不同。一般低矮边坡能够保持自身稳定，仅需植草防护，以防止雨水冲刷；稍高一点的边坡在一般情况下也能够保持自身稳定，但是有可能局部失稳，则采用衬砌拱、浆砌网格植草以及护面墙等形式防护；当边坡高达两级              (16m)以上，减缓坡度困难，且可能整体失稳时就必须采用特殊措施加强防护，此时也就称之为高边坡。对于填方地段的高边坡，一般以圬工类挡土墙为主，如重力式浆砌片石挡土墙、护壁式钢筋混凝土挡土墙、锚定板挡土墙等等。对于挖方地段的高边坡，挡土墙形式则一般以对岩土体内部加固方式为主，如锚杆挡土墙，预应力锚杆挡土墙，预应力锚索挡土墙或采用锚杆、锚索与钢筋混凝土表面结构相结合的方式。

对于高边坡防护设计，关键是边坡稳定的验算以及作用在挡土墙之上的土压力。边坡失去稳定的形式是多种多样的，必须结合地形地质条件分别对待，如岩质边坡一般以崩塌为主，成层软岩一般以顺层滑动为主，土质边坡以沿剪切破坏面整体滑动为主，另外还与软弱结构层以及地下水活动状况关系密切等等。作用在挡土墙上土压力荷载大小与分布形式不仅与地形地质条件关系密切，而且与挡土墙的结构性状、结构刚度也关系密切，一般刚型结构挡土墙近似按直线分布，随着结构刚度减小，分布形式逐渐变得复杂，如果挡土墙上还设置有预应力锚杆锚索等，则还应考虑岩土体对结构的弹性抗力作用。

2.3滑坡

在工程建设中出现滑坡可以说是一个灾难，因为滑坡整治代价较高。无论什么性质的滑坡，如果规模较大，滑动面较深，一般治理都比较困难，在勘察阶段如果发现或易发生较大滑坡的区域则主要应以绕避为主。滑坡整治实际上也可以认为是一种特殊条件下的高边坡防护，常用方法有：(1)抗滑挡土墙；(2)抗滑桩；(3)抗滑明洞；(4)抗滑锚索；

(5)抗滑注浆。

在进行滑坡治理时，为了加强治理效果，可以将上述几种方法结合起来使用，如当下滑力较大时，可以将抗滑桩与抗滑锚索结合使用，或将抗滑明洞与抗滑注浆等结合使用，在地形条件容许时还可以结合上部减载或下部加载等形式综合治理。

2.4桥涵特殊基础处理

公路桥涵等构造物基础主要有扩大基础、桩基础以及沉井基础等三种，在地形地质条件较好时一般难度不大，但是也会出现一些特殊情况，如地基承载能力很低的软土层，或地形条件差导致开挖较困难，或偏载比较严重的高架独柱墩以及承受较大水平荷载的桥台等等。在适当条件下采用现代岩土工程技术进行基础处理，可以使设计方案更经济，施工更简单方便，使用期间更安全。

岩土工程处理基础的方法主要有注浆、锚杆以及预应力锚杆或锚索等，可以针对桥涵基础的受力特点，结合现场地形地质条件采用。注浆加固基础一般用于基础局部加固或后期基础加固整治，如扩大基础底部地基不均匀，或存在小断层，或对桩基础端部扩大处理以提高地基承载能力，或处理桩基底部小溶洞，或沉井基础封底，或后期控制基础沉降等等；锚杆加固基础主要用于岩质地基处理，如对处于半山坡的墩台的基础底面及底面以下山坡进行加固，或对承受较大偏载的扩大基础的底面加固，或对承受较大水平荷载的桥台背面处理；预应力锚杆或锚索主要用于加固承受较大水平推拉力的基础，如对悬索桥之悬索的端部固定，对高填土桥台桩基础之桩的顶部(或台背)加固等等。

3在进行岩土工程勘察过程中应注意的几个问题

对于大型岩土工程问题，在勘察阶段预防预测是上策，次之是在设计阶段用工程方法解决，出现在施工过程最被动。搞好岩土工程勘察设计首先必须满足设计需要，其次设计必须满足施工的需要，根据设计文件可以顺利完成工程施工以及进行施工质量检查与评价。对地质的分析与评价应贯穿于岩土工程设计与施工的全过程：地质条件决定了设计过程中选取的工程方法，决定了工程方法中各项措施的力度，决定了施工方法的选择。但是由于地质条件的复杂性，要求地质勘察工作完全满足设计需要是不可能的，因此岩土工程勘察设计不仅需要理论指导与分析，还需要丰富的工程经验。在进行岩土工程地质勘察过程中必须注意如下几个问题：

(1)区分“岩石(岩块)”与“岩体”之间物理力学性质的差别实验室检测的数据一般为岩石的物理力学性质，而设计需要的一般是岩体的物理力学性质，是考虑岩体内部节理裂隙后的综合参数，较岩石的值低很多，可以根据一些经验换算，但是最好的方法是现场测试。

(2)区分“岩体”与“软弱结构面”之间物理力学性质的差别对于边坡稳定分析我们更关心岩土体中的大型软弱结构面或不同地层接触面的情况，一般其物理力学性质要比岩体综合值更低。

(3)区分“原状土体”物理力学参数与“设计取值”之间的关系岩土体物理力学参数测设比较注重原状测试，因为这更能反映真实情况，但是由于降雨及地下水活动会大大恶化岩土体的物理力学参数，如果原状测设没有在相应条件下进行，直接将原状测试值当作设计取用，也可能使工程处于极其危险的状况。

4结束语

地质环境保护和地质灾害防治是山区高速公路建设成败的关键，为此必须重视地质工作。山区高速公路地形起伏较大，边坡陡峻，地质条件复杂。所以在勘察中应加强资料收集、地面地质调查和钻探等方法综合应用，注重岩土物理力学数理统计，为设计提供充分的地质依据。

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