右玉至平鲁高速公路工程地质勘察启示

右玉至平鲁高速公路工程地质勘察启示
李宏涛
【摘要】右平高速公路工程地质勘察在组织管理、工作方式、质量控制等方面进行了创新探索,勘察过程中积累的宝贵启示值得借鉴和推广.
【期刊名称】《山西交通科技》
【年(卷),期】2018(000)005
【总页数】4页(P1-3,17)
【关键词】勘察;组织;管理;质量;创新
【作者】李宏涛
【作者单位】山西省交通规划勘察设计院,山西太原 030012
【正文语种】中文
【中图分类】U412.22
右玉至平鲁高速公路是《山西省高速公路网调整规划》“三纵十二横十二环”中西纵的重要组成部分。

路线起点位于朔州市右玉县高墙框村东南，与已建成通车的大呼高速以枢纽立交的形式相接；终点位于平鲁区铺上村东北处，接荣乌国家高速公路山阴至平鲁段、朔州西南环高速公路的平鲁枢纽，路线全长64.448km。

沿线不良地质和特殊岩土发育，构造物布设密度大，村镇分布密集，山区段地形复杂，给工程地质勘察工作带来严峻挑战和考验。

经精心组织和创新管理，克服重重困难，圆满完成了工程地质勘察工作，为设计提供了地质依据和保障。

1 加强勘察组织管理
1.1 重视项目组织结构建设
在项目勘察前期，公司改革勘察管理模式，实行勘察项目负责人制，明确了项目负责人和技术负责人，并且突出强化了项目负责人的职责。

勘察项目负责人对项目的勘察质量、组织、协调、进度、安全、成本、合同、信息等负直接责任。

在此基础上，对项目组人员进行了明确的分工，责任到人，压力下放，充分发挥各自的特长，探索内外业一体化项目管理模式，以项目的质量、工期、进度、安全为准绳，在各方面人员都比较缺乏的情况下，充分激发挖掘个体潜力，深度发挥个人优势，取长补短，凝心聚力，团结进取。

认真总结山西省在以往高速公路特别是山区高速公路勘察中的经验和教训，转变和提升勘察理念，做到技术先进、经济合理，确保工程质量，并注重创新，争创优秀工程勘察。

1.2 加大地方协调
勘察过程中最大的阻力来自地方干扰，这也是目前高速公路勘察普遍遇到的困惑和困难之一。

为此项目负责人未雨绸缪，积极主动寻求各级地方政府支持，外业项目勘察小组人员保持耐心，采用细致灵活，从上到下，先易后难，既讲有关政策，又暖人心，相互理解，集中火力，各个击破的策略，有效化解了以往项目中地协既影响进度，又大增成本的管理困局，比较经济合理又在要求工期内完成勘察工作。

2 转变工作方式
以往的勘察组织工作中，外业勘察与内业技术工作严重脱节。

搞外业勘察的人员不参与内业技术工作，搞技术工作的人员除走马观花式进行地质调绘工作外，不参与外业钻探管理，不对外业钻探质量负责，按照钻探资料进行技术资料整理，闭门造车，工作效率低，勘察质量存在明显漏洞。

本项目尝试转变勘察工作方式，以技术负责人为核心的各专业组技术人员常驻工地，不仅从项目勘察开始对全线进行详细的地质调绘工作，排查影响路线方案的不良地质，在方案优化确定后，对各类工点
进行大比例尺地质调绘，详细查明工点的地形地貌、地层时代、地层结构，对后续钻探工作进行有效指导。

在钻探工作展开以后，技术人员按专业对勘探点的布设、实际勘探点的位置、高程、深度、岩性等与质量有关的要素全过程负责。

勘察内外业一体化不仅有效促进了人员的交流融合，而且提高了工作效率，勘察技术质量控制上了一个新台阶，勘察报告的编制更合理，与实际更符合，专业技术人员的眼界开阔了，业务水平也随之提高。

3 提高勘察质量管理
项目工程地质勘察实行综合勘探，重视地质理论的应用，严格按照资料收集—调
查测绘—勘探试验—报告编制—成果审验的程序进行，充分利用已有的资料和科
研成果，相互验证和综合分析，用经济、合理的勘察工作量取得必要的、可靠的勘察成果，提高和保证工程勘察质量，为设计提供详实准确的地质资料。

3.1 创新勘察理念
3.1.1 项目特点、重点
本项目以山地为主，路线经过区域山脉纵横，峰峦叠嶂，沟谷深切，河流发育，地形复杂，受后期地质构造和长期的侵蚀、剥蚀作用影响，局部形成丘陵和河谷平原。

地势略呈东北低西南高，相对高差322m。

项目区地貌单元丰富，包括河谷平原区、缓坡丘陵区、黄土丘陵区、黄土覆盖基岩中低山区、构造溶蚀剥蚀中山区。

沿线出露地层丰富，岩性较复杂，由老至新有古生界寒武系（∈）、奥陶系（O）、石炭系（C），中生界白垩系上统助马堡组（K2z），新生界上第三系（N）、第四系（Q）。

沿线Q3黄土很发育，可溶岩段落分布长，因此湿陷性黄土和岩溶的勘察是本项目的重点。

3.1.2 勘察方法
初详勘阶段首先在已确定的路线范围内，根据沿线工程地质条件，采用了工程地质调绘、物探、钻探、挖探、原位测试、室内试验及定位观测等综合勘察方法，查清
项目区地形地貌、地层岩性、工程岩土类型、水文地质、不良地质以及特殊性岩土分布等情况。

然后根据不同地段工程地质特征和构造物类型，有针对性地选择勘探手段，勘探工作量的大小以能够解决工程地质问题和满足设计要求为原则。

各种勘察方法详见表1。

3.1.3 优化湿陷性黄土勘察
项目区内缓坡丘陵区、黄土丘陵区和黄土覆盖中低山区顶部分布有第四系上更新统（Q3）风积黄土，土质疏松，具大孔隙，垂直节理发育，具湿陷性，是本项目重
点勘察的主要特殊岩土。

其分布范围广，涉及工程类型多，给勘察工作带来挑战。

针对以往项目湿陷性黄土勘察存在探井布设位置随意、间距过大、深度不够、取样质量差等问题，影响湿陷类型、等级、深度的合理判定和湿陷段落的准确划分及处治方法的合理选用。

本项目严格根据地形地貌、工程类型针对性地布设探井。

两阶段勘察共布设探井74个，保证每座桥梁桥台布设1个探井，保证填方路基和一般路基均有探井布设，且控制间距合理。

探井深度以挖穿湿陷土层，挖见地下水、厚层碎石土、砂土或Q2红土方可终止开挖。

探井取样严格按照1.0m间距，
127×200mm规格，人工采取质量等级为Ⅰ级不扰动样。

探井原状样品随取随封，用蜡密封，临时存放在阴凉处，探井完成后及时将样品送至工地试验室，样品装箱运送，同时采取防震措施[1]。

表1 勘察方法一览表勘察方法目的工程地质调绘查明项目区工程地质及水文地质条件，重点调查对路线方案有较大影响的高危边坡、岩溶等不良地质体的规模和分布范围，重点关注长大隧道、桥梁和深挖路段的调查与分析，并依据地质调绘成果有效指导勘探工作钻探物探按照地质条件的复杂程度，结合工程的类型、规模及其重要程度，有针对性地进行布孔钻探，查明岩土层的性质、厚度、地下水埋藏情况，进行原位测试，并为土工试验提供样品，对评价地基稳定性起主导作用探测桥址、隧址区岩溶、构造发育情况及土岩界面埋深等评价地层，划分岩性，判别隧道围岩
完整性原位测试确定地基土密实度及承载力挖探用于判定黄土湿陷性；查明涵洞
等小型构造物岩土层的性质、厚度、地下水埋藏情况，并为土工试验提供样品，对评价其地基稳定性起主导作用GPS测量确定钻孔、探井的准确位置及高程，实测地质断面室内岩土试验确定各岩土层的物理力学性质水质分析判定地表水及地下水的化学类型及对混凝土及钢筋的腐蚀性高密度直流电法声波测井
采用室内压缩试验测定黄土湿陷性，经试验及计算分析，黄土丘陵区和黄土覆盖中低山区的Q3风积黄土湿陷较严重，大部分为Ⅱ～Ⅲ级自重湿陷，局部为Ⅱ级非自重湿陷；缓坡丘陵区的次生黄土大部分为Ⅰ级非自重湿陷，局部为Ⅱ级非自重湿陷。

主线扣除河床、谷底及隧道、挖方段落，需处治的湿陷性段落长40846m，约占
路线长度的63%。

在准确划分湿陷类型段落基础上，除设置完善的地表和地下排
水系统，及时引排地表水和地下水外，处治手段选择更有针对性。

各类湿陷规模及处治方法详见表2。

表2 湿陷性黄土概况一览表湿陷类型湿陷厚度/m长度/m占主线比例/% 处治方
法Ⅰ级非自重 2~8 23837 40 碾压或换填灰土Ⅱ级非自重 5~12 2712 4.2 碾压或换填灰土Ⅱ级自重 10~15 8221 12.8 重夯、强夯Ⅲ级自重 12~15 6076 9.4 强夯3.1.4 重视岩溶勘察
本项目的主要不良地质为岩溶。

沿线可溶岩主要分布于K34+700—K53+500段，地层包括奥陶系石灰岩、白云质石灰岩和角砾状泥灰岩，主要构造物包括桥梁16座，隧道3座。

根据地质调查，地表零星裸露溶洞，整体规模较小，直径0.5～1.0m，溶洞内现已全部被红色黏性土及灰岩角砾填充。

鉴于岩溶发育的复杂性、
隐蔽性，两阶段勘察在可溶岩段落的桥梁尽量做到每个墩台至少布设1个钻孔，
必要时，与物探结合进行综合勘探。

隧道勘察结合物探手段进行综合勘察，对物探异常带布置勘探钻孔进行验证[1]。

可溶岩段落初详勘两阶段共完成钻孔104个，其中揭示岩溶的钻孔7个，溶蚀特
别发育的钻孔4个，涉及高家堡互通AK0+944.7分离式立交桥、刘虎狮特大桥。

钻探揭示溶洞均为全充填。

综合分析项目区岩溶不太发育，对构造物的稳定性影响不大，但个别路段个别构造物的岩溶很发育，对桥址地基稳定性有一定影响。

高家堡互通AK0+944.7分离式立交桥AK1+050—AK1+300段 ZK7、ZK9、
ZK10 号 3 个钻孔所揭露的灰岩岩芯部分破碎，岩溶发育，普遍存在钻进过程泥浆漏失现象。

其中ZK7钻孔埋深48.6～49.7m、ZK9钻孔埋深27.0～28.1m、
ZK10钻孔埋深26.0～30.0m为溶洞，全充填，充填物成分为可塑粉质黏土、强
风化灰岩碎块，钻进过程无掉钻现象，但泥浆漏失严重。

刘虎狮特大桥ZK1钻孔
揭示，埋深43.5～47.0m为溶洞，全充填，充填物成分以砂土为主，含少量白云
质灰岩颗粒，钻进无掉钻现象，但钻速奇快，钻进过程漏浆较严重，其他钻孔虽未揭示溶洞，但部分钻孔溶蚀较发育。

综合评价，岩溶对上述2座桥梁地基稳定性
有一定影响。

建议在岩溶发育深度内，桥梁基础采用摩擦桩穿过，施工阶段桩基础开挖至设计标高后，须进行孔底岩溶探测，查清岩溶对桥墩台地基稳定性的影响。

虎狮1号隧道采用高密度直流电法物探，在K39+780—K39+820
（ZK39+780—ZK39+820）段埋深约20～60m间，均出现视电阻率下凹，呈漏斗状，且视电阻率值中心低，四周高，解译推测认为可能存在岩溶充泥现象，详见图1～图3所示。

该段右洞埋深32～36m，左洞埋深32.9～37.8m，左右线洞体埋深均位于可能存在岩溶充泥的深度范围内，对围岩稳定影响较大。

经进一步钻探验证，钻孔在解译异常深度范围内，岩体节理裂隙发育，岩芯呈碎块状和短柱状，溶蚀较发育，局部填充黏土，钻进过程有漏浆和局部钻速快的现象，但未出现掉钻。

验证结果和物探解译成果基本吻合。

综合评价，此段围岩稳定性差，围岩级别判定为Ⅴ1级。

图1 K39+645—K40+070段左洞测线视电阻率拟断面图
图2 K39+645—K40+070段右洞测线视电阻率拟断面图
图3 K39+645—K40+070段左右洞中间测线视电阻率拟断面图
3.2 引进钻探监理
目前省内勘察项目均是自主管理，极易造成部分钻探资料失真，钻孔位置、高程、岩性、水位等直接影响工程设计的要素难以准确掌握。

为提高外业钻探质量，本项目积极引入了钻探监理制，对每一个钻孔进行GPS定位，对钻孔钻进过程、深度、岩芯采取、钻探记录、地下水位等与钻探有关的环节进行旁站监理，要求钻孔岩芯按5m一排依次排序并进行拍照，以便资料整理阶段和归档使用，保证了勘察原
始资料的真实性、准确性。

3.3 加大勘察投入
足够的资金投入是保证高速公路项目勘察质量的物质基础。

勘察期间，各类构造物勘探点的数量、深度、密度严格按照有关规范、规程、标准及项目各阶段勘察技术要求实施。

即使是勘察难度最大隧道工程，也克服重重困难，不惜投入，力争详细查明隧址地质条件。

隧址区地形复杂，在勘察中遇到的最大困难是在山顶钻进，钻机难以到位，钻机和拉水车进出所修便道需大量压占耕地。

一方面按照钻孔布设位置，修筑临时施工便道；另一方面与隧址所在地镇村领导及耕地户主主动沟通，取得理解，测量占用耕地面积，合理补偿。

全线隧道工程两阶段勘察总计实施1156.8m/18孔，其中虎狮1号隧道完成钻进246.5m/4孔，虎狮2号隧道完成
钻进323.8m/4孔，后头山隧道完成钻进75.0m/2孔，南背头隧道完成钻进187.0m/3孔，小峰隧道完成钻进324.5m/5孔。

虽然直接钻探工作量看似不算大，但为完成这些钻孔投入的修路搬迁费、钻进拉水费、青苗补偿费总计约30余万元，勘察投入前所未有。

完成的钻孔对准确确定各隧道围岩级别提供了有力的地质数据支撑，为设计提供了准确的地质资料，为后期施工提供了强有力的地质保障。

4 结语
右平高速公路勘察通过管理创新、理念创新、工作方式创新，提高了工作效率和勘
察质量，取得了较好的勘察成果和经济效益。

勘察项目负责人制极大地激发了核心技术人员的主动性、积极性和创造性，对原本僵化的公路勘察体制犹如注入一剂强心剂，是一种非常有益的尝试和探索。

【相关文献】
[1]中交第一公路勘察设计研究院有限公司.JTG C20—2011公路工程地质勘察规范[S].北京：人民交通出版社，2011.。