铁路工程勘察(6篇)
铁路工程勘察篇1
Abstract:Inthispaper，basedonthefeaturesofsurveyaboutgeotechnicalengineering，thereformationaboutcostmanagementofgeotechnicalengineeringintherailwayconstructionprojectsinourcountryhasbeensurveyedandanalyzedbytheoreticalargumentsandempiricalanalysisonthebasisofabsorbinganddigestingthetheoryandmethodsonthecostmanagementintherailwayconstructionprojects.What’smore，theimportanceofinvestigationcostmanagementhasbeenanalyzedandevaluated.Mostofall，thetheoryandmethodsoninvestigationcostmanagementhasbeenexploredandresearched.
1引言
近年，我国国民经济的持续高速增长，推动了我国铁路建设的蓬勃发展。在大规模建设的同时，存在着部分项目建设质量不高的现象，各种各样的质量事故时常发生，其中铁路建设项目的岩土工程勘察质量低劣是导致上述质量问题的重要原因之一。对于铁路建设项目，岩土工程勘察即为对地基的勘察工作。地基勘察的目的在于以各种勘察手段和方法，调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件，为设计和施工提供所需要的岩土工程资料。
在工程实践中，有不经过岩土工程勘察工作就盲目进行地基基础方案确定、设计计算和施工以致造成严重工程事故或资源浪费或补作勘察工作的事例屡见不鲜。更常见的是勘察不详或分析结论有误，导致地基持力层选择、基础方案确定不当，以致延误建设工期，浪费大量建设资金，甚至遗留后患，造成工程事故。事实上，对岩土工程勘察造价管理的不科学、不合理是导致部分项目勘察质量水平不高的一大基本原因。相对于铁路建设项目总投资来看，岩土工程勘察的造价所占比例的确不大，但岩土工程勘察质量关系到建设项目决策的正确性，关系到投资估算的准确性，关系到工程设计的安全性和经济性，关系到工程施工的可行性，总之它在很大程度上影响着铁路建设项目经济效益、社会效益及环境效益的顺利实现。因此，需要加强对铁路建设项目中岩土工程勘察造价管理的研究工作。
2现行铁路建设项目中岩土工程造价管理存在的技术问题
2.1缺少专门的岩土工程施工定额
目前铁路建设项目中岩土工程施工定额非常粗略，尚没有一套单独完整、具体的岩土工程造价管理体系。就目前应用最广的灌注桩来讲，套用现行铁路钻孔灌注桩施工预(决)算定额，显然太粗，不符合实际情况，施工单位要蒙受很大的损失，甚至造成亏损。这就使得工程造价管理不能得到合理的管理和控制，也降低了工程造价管理的权威性。
2.2无法实现根据施工对象的不同选择适宜的预算定额
土建施工是以一个具体建筑项目为主要对象，其许多造价影响因素是十分明确的，例如:钢材用量(由设计确定)，水泥用量由配合比确定，砖石等用量费用有据可依，人员工资等也几乎是一本定数帐目;与土建工程不同，岩土工程的施工对象与整治对象是地层，研究的是地质方法，正是因为地层的隐蔽性、深藏性及岩土的不均匀性，造成工程造价的相对不确定性，如果仍然套用原有土建预算定额，势必误差较大，地层变化越大，总误差也越大，因此造成预算的不准确性，一般土建预算价远远低于岩土工程造价。
2.3新技术、新工艺缺少对应项子目
目前的岩土工程施工定额中，新技术、新工艺项目奇缺，具体体现在:
基础工程施工方面，缺少专项子目:预制桩沉桩新工艺振动沉桩法、射水沉桩法等;灌注桩成桩新工艺回转钻孔灌注桩、冲击钻孔灌注桩、旋挖灌注桩等。软弱地基处理工程施工方面，缺少专项子目包括:固结排水(塑料)插板桩等。基坑及边坡加固工程施工方面，缺少专项子目:抗滑桩、锚桩、护坡(挡土)桩、挡土墙、钢筋混凝土地下连续墙等。基础托换工程方面，缺少专项子目:树根桩、压入桩等。地下水防治工程施工方面，缺少帷幕灌浆等子目。
3现行铁路建设项目中岩土工程造价管理存在的体制问题
3.1工程合同管理中的索赔制度
目前，由于铁路工程项目大部分为政府投资项目，为了适应社会主义市场经济体制的需要，加强政府投资项目的管理，保护合同双方的合法权益，政府对其投资项目实施严格的工程合同管理，对承包商提出的索赔采取了严厉的管制，使得承包商提出的索赔要求很难取得成功，工程造价不能完全反映施工实际。
3.2现行铁路工程造价管理只重视工程造价的审核，忽视工程造价的控制
现行的铁路工程造价管理是一种事后核算型式的造价管理方式，只注重对已发生的铁路建设工程成本进行审核，把造价管理的重点放在造价发生之后，而不是造价发生之前，忽视了对工程造价发生前的预测和控制。这种事后审核的方式只能审核造价的真实性，而不能审核造价的合理性。在这种造价管理方式的影响下，目前大多数的铁路建设工程结算方式，都是采取按实际发生费用结算的方式。实行按实结算方式时，铁路施工企业就无需承担工程造价超标的市场风险，因此也不会主动为节约造价出谋划策。
3.3片面强调计价依据的市场化，忽视计价依据控制工程造价的作用
由于受计划经济体制的影响，我国的铁路工程造价管理工作历来重视实施阶段的造价确定，不重视造价的有效控制。在这种管理方式的影响下，一方面，铁路建设项目前期所需计价依据的缺乏，成为导致铁路工程建设项目投资”三超”现象的一个重要原因;另一方面，由于将铁路工程造价管理仅限于实施阶段，造成了认识上的错觉，似乎一谈起计价依据的改革就笼统地归结到所谓的企业自主定价和市场形成价格，而不从铁路工程造价全过程管理的思路出发考虑计价依据的改革。因为只注重实施阶段计价依据的改革，片面强调计价依据的市场化，从而忽视了计价依据在铁路建设项目前期阶段对工程造价的控制作用。
3.4铁路工程造价管理缺乏行业统一性
目前铁路工程造价咨询单位缺乏专门的、一致性的中介组织名称，铁路工程造价咨询业务也缺乏统一的、规范的造价咨询专业合同。铁路工程造价咨询的收费标准也不统一。更为严重的是，各铁路工程造价咨询单位缺乏经常的、系统的行业沟通，它们除了在业务竞争时打过照面，基本上没有其他往来，虽然是同行，但几乎不存在沟通，更谈不上相互学习、交流工作经验，从根本上难以系统性地共同推动本行业发展。
3.5铁路工程造价管理队伍素质不够高
当前铁路工程造价管理队伍无论政治素质还是业务素质，都还跟不上改革、发展的要求。存在大量无证人员从事铁路工程造价咨询服务。有些铁路工程造价咨询单位接洽造价咨询业务后，甚至由原有会计人员、审计人员等其他专业经济、技术人员进行造价咨询服务，而其中相当一部分人员既无概预算员证又无上岗证，从而使得工程造价的准确性屡屡发生偏差。此外，有些造价人员多处任职，有些中介组织持证上岗意识薄弱，迟迟未申报相应资质，严重扰乱了铁路造价咨询市场竞争失序。
4加强铁路建设项目中岩土工程造价的管理
4.1实行定额量、市场价，逐步与国际惯例接轨
按图纸计算工作量，套用相应的定额的实体消耗量，业主提供经核准的整个工程的工作量清单，发给应邀的承包单位，施工单位根据市场行情、工程的具体特点、施工工艺方法、操作规程、国家的质量规范、招标文件的要求，依据自身的技术装备、人员素质、资金实力、管理水平、生产效率和消耗水平及施工方案等优势报价。
4.2尽快规范勘察市场
我国目前铁路建设规模虽大，但岩土工程勘察单位众多，相比来看勘察市场仍是供过于求，导致勘察市场竞争激烈，甚至到了无序竞争的状态，勘察招标投标中压价、让利现象比比皆是。过低的勘察价格迫使部分勘察单位削减勘察工作量以求赢利，其结果是使勘察质量大打折扣。因此，规范勘察市场迫在眉睫，需要加强对勘察造价的科学管理。
4.3强化参与工程建设各方的岩土工程造价管理意识
作为勘探单位，应对自己的勘探工作认真负责，有关参数建议值的提出，不能仅凭经验;在保证工程项目安全、可靠的前提下，尚须考虑工程项目的经济性。
作为设计单位，在设计过程中，特别是基础设计过程中，应重视勘探报告中的内客，必要时可征求勘探单位的意见，更不能盲目服从业主的意志，设计的方案要在施工中具有可行性。
作为业主，应高度重视工程地质勘探工作的重要性;特别是对基础方案的选择更应重视勘探报告建议和有关参数的取值，不能仅从工程造价的角度忽视勘探报告的内客。将自己的意志强加给设计单位，否则，虽然设计可行，但施工没有可操作性，给施工带来极大的困难，甚至工程造价反而提高，同时，对于技术力量较簿弱的业主单位，有必要委托勘察设计阶段的监理单位对设计的全过程进行质量控制。
4.4设立岩土工程造价管理分协会
该分会主要由从事岩土工程研究、设计、施工的专家组成，负责制定岩土工程造价管理的法规和制度，制定统一的岩土工程施工基础定额。要充分考虑施工环境—地质情况、施工深度、施工方法及工艺等因素，不能笼统地按“打桩工程”套用。如大直径灌注桩孔，一定要考虑到地层卵石、漂石、滚石直径的大小;嵌岩深度、岩石可钻性、岩层有无溶洞或暗河;施工动力来源、孔径、孔深、钻头类型、护壁形式及排污等工艺情况。地层分类可借鉴工程勘察取费标准中的分类方法进行分类。
4.5加强勘察造价资料的积累与应用
根据发达国家的实践经验，要及时、准确地确定岩土工程勘察造价，就要加强勘察造价资料的积累与应用。应由政府部门牵头，协调有关造价管理机构做好勘察造价资料的收集、整理、分析研究并及时公布工作，以保证勘察造价估算依据的典型性、准确性、及时性，维持勘察市场造价水平的相对稳定。
[参考文献]
[1]刘卫东.岩土工程造价管理有关问题的思考[J].西部探矿工程，2001，(1):33-35.
铁路工程勘察篇2
关键词：地质勘察；应用；水文地质；长输管道
中图分类号：U231文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）6-0166-01
工程地质勘察是工程地质学的一个分支，它通过研究勘察工程地质的内容，采取钻探、触探等勘察技术方法，并遵循相关的勘察程序，从而为拟建工程提供相关的地质资料。近几年，由于城市化建设，新农村建设，各类工程兴起达到了前所未有的热度，同时，伴随着经济的发展，现代化建设工程不断推进。而与之相伴的工程地质勘察作业也正在飞速发展，技术进步的同时，也面临越来越大的挑战。如何实现工程地质勘察推进紧跟现代化建设各项工程发展的脚步，成为一大课题。
1工程地质勘察的任务
一项建筑工程开始之前，需要对它的包括地基选择，周边地质情况调查，以及后续安全性防护等在内的一系列地质问题作出全面的解释，提供详尽的资料，以此为基础，为建筑施工的规划、设计提供地质依据。
首先，通过全区概查，掌握全工区的地质情况（包括地质发展史，地质构造形成过程，地面地质资料），分析有利因素和不利因素，选出最优的建筑场地，做出建筑规划。好的工区的选择能够在充分利用当地有利地质因素，减少施工难度的同时，节省人力、物力，缩短施工时间、从而最大限度地降低建筑成本，提高经济效益。因此，建筑场地的选择变得尤为重要，这也是地质勘察最根本最基础的任务。
其次，进行工区的详查，建筑场地选定之后，对施工区块做详细的地质勘察工作，结合建筑物的性质（类型、结构、规模、施工方法等），作出定性的评价和定量的分析，提出解决不良地质影响的措施，保证施工的安全性与有效性，制定具体的施工方案。
最后，必须做建后地质条件改变的预测。由于建筑物的兴建，势必在一定程度上对拟建设场地及周边地质环境造成一定的影响，诸如矿区的兴建会因矿产开采造成地面塌陷，引发小型地震等。为了保护环境，保证工程施工的安全性和经济的良好效益，实现工程建设的良性循环，就需要做详尽的预估，并制定相应的防范应对措施。
2工程地质勘察的阶段划分
其勘察阶段可分为三个阶段：选址勘察（可行性研究勘察）、初步勘察和详细勘察，分别对应于工程施工项目的三个阶段（即可行性研究、初步设计、施工图设计）。
2.1选址勘察
该阶段可分为两个方面的研究：地质条件分析和技术经济分析。地质层面，除了收集地形、地貌、矿产、地震资料外，还应了解地下构造、岩石性质及地下水等工程地质条件，在这些资料基础上，结合当地已有的地质资料和相关的建筑经验，选取有利的场地。技术经济层面，主要考虑到对场地稳定性存在威胁的不良地质现象会加大施工的难度，增加施工成本，因此在选址时要避开地基岩土体发育不良，对建筑物抗震不利的地段。除此之外，存在洪水或地下水对建筑物会产生不良影响或不稳定地下采空区的地段也应避开。
2.2初步勘察
在选址勘察基础上，查明地下岩土体的构造和岩性，分析地下水埋藏条件，不良地质现象的形成与分布，以此对场区内建筑施工的稳定性作出评价。通过搜集相关工程性质、规模的文件，参考可行性研究报告，从而确定建筑物的平面布局、地基基础设计方案。对于有特殊要求的建筑（如要求抗震强度达到7级以上），还应判定当地的地震效应，对不良地质现象可能导致的后果提出有效的防治措施和解决方案。
2.3详细勘察
该阶段是勘察阶段最为详细的一个阶段，它需要取得具体的数据，作出定量的分析。包括建筑物的尺寸，所在地坐标，岩土性质。根据上述数据计算和评价地基的稳定性和承载力。其他的参数包括地下水水位变化幅度，以及确定桩类型长度所需的岩土技术参数。
3工程地质勘察在不同领域的应用
3.1水文工程地质勘察
水文地质主要包括地下水的研究（包括地下水的性质、水位、径流、排汇），岩土水理性质的研究，地下含水层与隔水层的空间分布与组合关系，以及地下水动力条件等的研究。它是工程地质勘察中最基础的勘察工作，从理论角度，它的研究范围包括物理力学和岩石力学。
地下水位的高低决定岩土的力学性质，从而间接地影响到地面建筑物。地下水位的改变主要由人为因素造成，地下水的抽取，矿区大量采矿，上游水库的兴建截夺下游地下水的补给，这些人为活动常常造成地下水位的下降。地下水位的变动，使土层中胶结物含量发生变化，岩土的膨胀系数发生改变，失去胶结物的土层土质变得疏松，这就减弱了岩层原有的承载力，最终导致地面下陷，甚至引发地面塌方，建筑物的倒坍事故。此外，地下水的破坏还会造成地下及地面水资源的枯竭，水质恶化。
岩土水理性质是指包括透水性、容水性在内的岩土与地下水的作用关系。它的影响因素包括岩土的类型，地下水的类型和存在形式等。按照埋藏深度的不同，地下水可以分为上层滞水、层间水、潜水，按照其在裂缝、孔隙和空洞中的不同分布，又可分为不同的类型。对岩土水理性质的研究可以找出地下水与岩土性质的关系，从而根据地下水的变化，预测地质情况，为工程施工相应措施的采取提供理论依据，保证建筑物的安全性能。
在大坝工程中，地下含水层与隔水层的空间组合至关重要。大坝防渗设施的设计与隔水层的埋深、厚度、分布息息相关。基坑挖掘时相关措施的采取与含水层的分布及其富水性有关。
3.2长输管道工程地质勘察
石油天然气运输管道是最常见也是最重要的长输管道。所谓长输管道，就是用于连接生产、储存、销售各个环节之间的长距离、大容量的运输管道。它具有运费低廉、自动化程度高、效率高、方便快捷等特点。
一般长输管道的施工要经历方案设计、初步设计、施工图设计、施工印证勘察四个阶段。方案设计阶段，地质勘察主要通过现场踏勘等手段，初步确定管道的轴线方向，选取的原则是尽量避让不良地质区段。后续设计过程中，地质勘察的内容主要包括场地条件、障碍物、地形地质及周围环境的勘察。相比于方案设计阶段，此时需要通过钻孔、试样室内土质试验等方法，完善施工方案中的技术问题。最后施工阶段的地质勘察，其主要任务是验证前述设计方案的准确度，对于不符合设计要求的方面及时提出应对措施。
3.3铁路工程地质勘察
类似于普通工程地质勘察的程序，铁路工程地质勘察在原来选址勘察阶段之前，增加了一步踏勘，它主要对应于设计过程中的预可行性研究阶段。随着每一步勘察的进行，对施工地段的地质情况的掌握也不断趋于深入化。
对于铁路工程来说，选择线路很重要。当主线中有越岭区时，应做好多垭口、多坡度的方案比选；当有河谷区存在时，应尽量避开高边坡和泥石流沟，防止对线路产生破坏。此外，由于铁路线路长，对于沿途的不良地质区段应尽量避开，包括滑坡地段，危岩落石区，岩溶地段，采空区，水库地区，高烈度地震区，软土区和膨胀土地区。
近几年，我国高铁迅速发展，不同于常规铁路的地质勘察，高铁有它自己的技术特点。由于高速铁路需要保证列车高速运行，自然，铁路的稳定性也要高于普通铁路，因此对施工提出了更高的要求。尤其在铁路主线选择上，更应该牢固坚守上述提出的避让不良地质区的原则。此外，在人与自然和谐的呼声日益高涨的今天，贯彻可持续发展观也被提上日程。在铁路工程地质勘察中，应杜绝破坏生态的行径，做好铁路工程对环境破坏程度的评估工作。
不管是油田领域，还是矿产、运输、建筑业，地质勘察都发挥着极其重要的作用，只有遵循一定的步骤，循序渐进，将地质勘察任务由点到面，由表及里地慢慢开展，才能准确认识一个工区的地质情况，为后续工程施工提供有价值的参考。
4结语
工程地质勘察技术在取得了进步发展的同时仍存在诸多短板，这就需要我们不断开拓创新，紧跟时代步伐，满足现代工程建设需要。
参考文献：
[1]范建.关于工程地质勘察的探讨[J].科技与企业，2013，（18）.
铁路工程勘察篇3
关键词：残积土试验，铁路勘察，定名
云河特大桥位于湖南省邵阳市，为本项客运专线跨越云溪河谷及乡间公路、民宅而设，拟设桥式类型为（3-64）双线连续箱梁+(44-32)双线简支箱梁，桥中心里程为DK237+748.95，全长1637.9m。。桥址区地貌单元属残丘坡地和河流阶地及河漫滩，地形起伏较大，最高地面高程505.97m，最低地面高程451.54m。坡度5°～10°，河流宽缓可见明显河流阶地，地表耕地、民房分布较广，丘坡少量为林地，地表多被第四系覆盖，在DK237+760～DK238+200表现为宽缓的一级阶地、河漫滩及河床，地势较为平坦，为居民区，植被茂密，两岸为阶地，由于受长期水流冲蚀破坏，阶地面不平。DK237+280～DK237+600为缓坡地段表覆坡残积层（Q3dl+el），沟坎和人工边坡处见花岗岩出露。桥址区为印支期岩浆岩侵入体（γ51），其岩性为黑云母花岗岩。
经地质调查、钻探资料显示，结合区域地质资料，桥址区表覆第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）、上更新统冲洪积层（Q3al+pl）、上更新统坡残积层（Q3dl+el）,下伏印支期黑云母花岗岩（γ51）。共计完成钻探102/2924.6m孔；取原状样141组，其中上更新统坡残积层（Q3dl+el）在桥址地层中普遍存在，共计39个孔取样110组，根据该地层残积土广泛存在以及残积土的特殊性，本次勘察试验内容以及试验方法分别进行了特殊要求和规范，要求详细记录试验所操作样品的形式质地和成分，同时注意开样时采用特殊方法以做到取样尽量保持原性状，增加混合土要求内容，即细粒土的性质的内容。
下面就该客运专线云河特大桥勘察中两取土孔所取试样的试验比较分析在本次铁路勘察残积土试验中注意的地方，针对该桥所处位置地层取样做土工试验来详细说明残积土在铁路勘察试验中需要注意的特殊性质。
试验所取试样分别来自标段为DK236+933.80和DK236+966.55位置的两个钻孔，取样深度分别为3.05m5.05m7.05m9.05m11.05m，打开样盒后观察，样品类似全风化物，细粒土主要成分为粉质黏土，褐色，含有较多大小不一的砾石，以及白色石英风化物，还有大量云母，土质相对比较松散。
由于残积土的特殊性，所以试验的时候需要根据实际情况进行，针对土质较松散样品，在制备试样时候，需要先将外侧以及上下底部受到外界干扰较大的部分刮掉，然后根据侧面切削出来的情况观察试样，代表性地方做密度试验，同时在距离较近的地方取样做含水率以及液塑限试验。同时增做细粒土（粒径小于0.5mm）部分的天然含水含水率、塑性指数和液性指数等，应用这些指标可以更加准确判断试样中细粒土的状态。
试验中各项操作依据《铁路工程土工试验规程》（TB10102-2004）进行，密度、含水率液塑限均进行平行试验，液塑限采用代表性样品烘干后过05cm筛的筛下土样采用联合测定仪三点法进行，密度试样取其中之一做压缩试验，样品情况较好的可以制备剪切试样，同时代表样品放入烘箱用来制备筛分试样，取样满足筛分试验要求。
针对该区域钻探取样，较多残积土样品特点，室内土工试验除按照一般常规土的物理力学性质测试外，也注意到与一般土试验的区别。首先，因为中间含有粗大颗粒，天然密度一般特别注意土试样的代表性，同时代表性也决定了后面含水率，比重，液塑限的取样范围及其指标的评价。其次，颗粒分析试验，因为残积土的特殊性而更加注意该部分试验样品的取制，应该在之前物理试验取样中制备，同时由于细粒土含量较多，需要湿法进行试验，才能使得该试样定名以及各指标的分析应用更加准确。在力学试验中，除了注意制备试样时候尽可能少破坏土的结构，更需要在之后的分析中注意估计粗颗粒对该试验的影响。。对残积土进行室内试验应注意土试样的代表性，在使用室内试验资料，也应估计到由于土中所含颗粒对土样结构的破坏和对测试资料的正确性和完备性的影响，避免盲目套用一般测试方法和不加分析的使用测试资料。
两孔的样品试验数据见表格
从数据内容不难看出残积土与一般地层土样非常不同的特殊之处：含水率较高，孔隙比大，液性指数小，压缩模量小，内摩擦角以及抗剪强度较大等，尤其液性指数不反映土样状态，压缩模量不反映所含物状态等特殊指标，也提醒勘察设计线路设计等部门使用数据时需要注意这些特点，对设计中的承载力、地基处理、基础设计等应结合标贯，载荷试验等方法做出较为合理的指标判断。
关于本次项目中土工试验的室内定名，按照《铁路工程岩土分类标准》（TB10077-2001），应该按照混合土来定名：土的名称为在主要土名前冠以主要含有物名称，当主要含有物的质量占总质量的5%-25%，应定名微含”，当主要含有物的质量大于或者等于25%时候，应定名为含”，统观以上试样，则定名应为以下表图中所示。
但本次试验试样不同于普通混合土，首先试样是以物理及化学风化形成的残积土，其次所含颗粒级配连续，而且主要含有物为细粒土，也是影响试样结构以及力学指标的主要成分，后经项目部技术组研究，决定根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）对残积土的定名的相关规定来对本次试验中的土样进行定名，规范中规定：粒径超过2cm的粗粒土含量低于总质量的20%为砂质粘性土、高于等于20%为砾质粘性土。则以上试验内容中的试样定名如下
对比两种定名方式，不难发现，如将土样按照混合土来定名的话，试样可以定名为含黏土砾砂，而将砾砂作为主要设计主体，承载力以及地基设计方式会出现非常大的不同，而与钻探中标贯等参数严重不符，承载力严重偏大也将对工程安全造成非常大的隐患。
根据《铁路工程岩土分类标准》标准说明4.3.1中也提到了残积土定名需要进一步研究，根据国家对基础线路设计规划，南方尤其是华南地区铁路越来越多的投入建设，该分类标准现实行的分类标准对残积土的定名不能满足实际生产工作中的设计需要，希望有关专家可以近一步完善该类型土样在铁路勘察试验中的要求以及室内定名等内容。。
花岗岩残积土，作为一种特殊类型地层，性质非常特殊，利用普通试验方法对其特殊性状进行分析，对比分析结果，从而使得试验结果更加客观，为设计等提供可靠的数据服务。
[参考文献]
《铁路工程土工试验规程》（TB10102-2004）
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
《铁路工程岩土分类标准》（TB10077-2001）
铁路工程勘察篇4
Abstract:ThroughtheanalysisoftheengineeringgeologicalconditionsofChina,Chinahasacomplextopography,diverse,adversegeologicalphenomenaaffectthelargerfeaturesoftheconstructionofthehigh-speedrail,takingGuizhou,Chongqingandhigh-speedrailXifengsectionforexample,bythepowerlawforhigh-density,transientelectromagneticmethod,hydrologicaltestsandothersurveymethodsinapplicationofcoalminingareas,thispaperindicatesthebreadthandimportanceofgeotechnicalengineeringinvestigationinhigh-speedrailwayconstructionproject.
关键词：岩土工程勘察；工程地质；勘察方法；高铁；息烽煤矿
Keywords:investigationofgeotechnicalengineering；engineeringgeology；investigationmethod；high-speedrail；Xifengcoalmine
中图分类号：U238文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）15-0064-02
0引言
随着高速铁路的快速发展，我国的经济也得到了迅猛地增长。目前，中国已投入运营的高速铁路里程居世界第一位。高铁的建设对经济的推动作用已毋庸置疑，由于我国幅员辽阔，高速铁路的建设遍及全国，而各地的地质情况差异极大，在建设中要涉及多个地质单元、地貌单元，如云贵高原的岩溶、青藏高原的冻土、软土等等，简单的手段不能满足工程及设计要求；另外各参建单位原习惯手段有一定差异。面对复杂的局面，必然要求在岩土工程勘察中多种手段、多种工艺的综合运用，以求能够对地质情况作出正确的判断，保障高铁建设的顺利进行。
1我国的工程地质条件对高铁建设的影响
1.1工程地质条件的含义
工程地质条件是对工程建筑有影响的各种地质因素的总称。这些因素包括：①地质构造：也是工程地质工作研究的基本对象，包括褶皱、断层、节理构造的分布和特征、地质构造，对建筑物的安全稳定、沉降变形等具有重要意义。②地层的岩性：是最基本的工程地质因素，包括成因、时代、岩性、产状、成岩作用特点、变质程度、风化特征、软弱夹层和接触带以及物理力学性质等。③地形地貌：地形是指地表高低起伏状况、沟谷宽窄与山坡陡缓程度及形态特征等；地貌则说明地形形成原因、过程和时代。平原、丘陵和山岳地区的地形、土层和基岩情况、地下水埋藏特征和地表地质作用现象都有不同的特征，这些工程地质条件因素都会直接或间接影响到建筑场地和路线的设计。④地表地质作用：是现代地表地质作用的反映，与建筑区地形、构造、气候、岩性、地表水和地下水作用密切相关，主要包括滑坡、崩塌、岩溶、泥石流等，对评价地上建筑物的稳定性和预测工程地质条件的变化有重大的意义。⑤水文地质条件：也是重要的工程地质因素，包括地下水的成因、分布、动态和化学成分等。
1.2我国的工程地质情况
我国所在的亚洲大陆在地球上的大陆中结构构造最为复杂，因地质构造复杂，相应就产生了工程地质环境的复杂性，如青藏高原及其晚新生代强烈隆升对高原相当大地区长年冰冻，对全球自然环境和都人类活动带来的重大影响，可溶岩、地表景观和地下隐伏结构带来了一系列特有的工程地质问题。黄土高原覆盖面积及堆积厚度亦是全球罕见，其工程地质特性相当复杂。中国还是地震活动性强的国家，东部滨太平洋成矿带和绵亘东西的中亚成矿带的地质演化与地质环境同样具有多样性。如此种种特殊的工程地质，对高铁的建设都是相当大的考验。
1.3工程地质情况对高铁建设的影响
以渝黔高铁为例，线路自重庆引出，经由綦江、桐梓、遵义、息烽至贵阳北站，全长345公里。其中贵州境内233公里，重庆境内112公里，所经之处，常有大山大河，地势险要，地质构造复杂。如息烽段，此处地质灾害频繁，磷矿、煤矿众多，主要地层为泥质灰岩和局部煤层，开采历史悠久，时代跨度大。随着国民经济的发展，对矿产资源的开发力度不断加强，少数的采矿者为了追求短期经济效益，缺乏科学指导，盲目开采、回采矿柱，导致井巷顶板严重失去支撑，加之在掘进过程中大多采用爆破手段，使得矿山的岩体完整性遭到破坏，岩体力学强度减低，导致井巷顶板局部甚至大面积失稳，可能引发地裂缝、地面塌陷灾害；另有因开矿而引起的大面积山体开裂，使得原有斜坡的结构遭到破坏，岩体破碎，在地势陡峭的地方引发灾害；同时在开采过程中产生大量废渣堆积，极易形成泥石流、滑坡等次生灾害。随着煤矿进一步的开采，井巷不断延伸，采空范围随之扩大，地裂缝、塌陷等地质灾害范围加大。南山煤矿段上部为1700多米特大桥，浅部岩层泥质灰岩，下部煤层，桥跨处于上斜核部，下部煤矿前期为小采民窑，后为国营、再后为民窑开采，开采年代久远达两千多年，开采规模混乱，开采过多少层、多大范围无人知晓（民窑多无资料），其采矿区在进一步的开采过程中就易发生滑坡、崩塌、地面塌陷、地裂缝等灾害可能而高铁建设中线路无法跷避。这就要求我们全面展开地面调查、进行资料查找，做好岩土工程勘察，为高铁建设前期准备工作奠定坚实基础。
2岩土工程勘察在高铁建设中的应用
2.1岩土工程勘察的内容
渝黔高铁的建设涉及贵州和重庆地区，有高原、盆地、丘陵等地形；亦有岩溶、采空区、滑坡等不良地质作用和地质灾害、特殊性岩土和地下水等特殊地质情况，这就要求在渝黔高铁设计和施工之前，必须按基本建设程序进行岩土工程勘察，包括对渝黔两地的地形进行详细的调查研究，对地质、环境特征和岩土工程条件进行分析判断；研究不良地质作用，判断岩溶、采空区等对高铁建筑稳定性的危害程度；查明地基土层的构造、类型等情况；测定地基土层的物理力学性质并研究其在高铁建设期间可能的变化；查明地下水类型、水质、分布等情况；认真编制勘察文件，如实反映渝黔地区的工程地质条件，对全部工程地质条件作出综合评价，提出资料完整、评价正确的勘察报告；对可能不利于修建高速铁路的岩土层要提出切实可行的处理方案；使渝黔高铁工程建设更符合经济合理、运行安全的原则。
2.2勘察阶段及技术要求
勘察阶段分为：①可行性研究勘察，即选址勘察。高速铁路的建设工作第一重大问题即是选择建设场址，这直接关系到高铁的设计方案、建设速度等问题。尤其是渝黔高铁经过之处，有相当数量的煤矿采空区、岩溶等不良地质现象和不良水文地质。勘察工作主要是对上述地区的区域稳定性和地基稳定性和适宜性作出工程地质评价，对可能存在不良地质现象的地区加强勘察工作，尽量避开地基土性质不良、有不稳定采空区和抗震不利的地段。②初步勘察。主要是搜集岩土工程勘察报告，取得拟建设高铁区域的地形图和工程地质的文件；进行必要的取样和试验，初步查明地质结构和不良地质现象的成因、分布和可能的影响等。③详细勘察。这一阶段是为了高铁设计提供作图资料；查明不良地质现象，进行取样和原位测试，提出岩土技术参数和整改建议；评价铁路地基的承载力和稳定性；查明水文地质，提供地层的渗透性，判断其可能产生的对工程的影响，提出防治意见等。④对施工勘察。因为渝黔高铁所经之处已有岩溶、煤矿采空区等大量不良地质情况，亦有可能施工时出现的滑坡、泥石流、崩塌和边角失稳等灾害，还有亟待查明的地下水分布，安全等级较低，这些都对施工存在威胁。故而在施工过程中要进行深基施工设计，选择地基处理加固方案进一步查明和处理地基中出现的不良地质现象，对施工中的地质问题也要进行观察和及时处理。
2.3岩土功能勘察的程序内容
渝黔地区地形复杂，不良地质现象多样，高铁建设的安全和正常运营隐患较大。在建设之前，必须进行详细的岩土工程勘察以查明建设场地的工程地质条件，对地基的稳定性进行评估，提供基础设计和施工所需的计算指标，提供处理建议。在勘察前编制纲要，提供必需的各种资料文件；在选址时进行工程地质测绘和调查以查明拟建场地的地形、地质、水文条件等对场地的影响；对渝黔地区的深部地质情况通过勘探来查明地层的分布变化，了解几眼的深度和风化层的厚度，探查断裂和破碎带等的位置、分布等情况；通过室内土工试验、水分析试验和现场原位测试，测定岩土的物理力学性质、地下水的渗透性等指标；因渝黔地区存在大量不良地质现象，天气情况恶劣，随时可能出现滑坡、泥石流等地质灾害，因此还要进行长期的观测工作。
2.4岩土工程勘察方法的运用
针对渝黔地区的复杂地形，岩土功能勘察能够揭露划分地层，采取土样；了解地质构造和不良地质现象的分布、界限和形态；选取土样分析后可确定其物理力学性质；对水文地质情况进行测量。方法多种不一一赘述，以下主要是以渝黔高铁建设中的息烽地区存在的大量煤窑为例进行勘察，运用高密度电法、电测深、瞬变电磁法等多种物探定性手段及在钻探中作通水、水文试验等等多种综合手段基本查明其状况，为高铁建设打下良好的基础。
2.4.1高密度电阻率法渝黔地区为典型的喀斯特岩溶地区，山高沟深，息烽煤窑多在野外，高密度电阻率法对野外数据采集实现了自动化或半自动化,避免了由于手工操作所出现的错误。勘探能力显著提高，对煤矿采空区及地裂缝探测等具有明显的地质效果。
2.4.2电测深法息烽煤矿区存在断层、溶洞、地下水分布情况不详等地质问题，勘探深度和难度加大。电测深法对具有电性差异、但产状近于水平的地质问题效果显著，且对非水平产状的地质问题也有一定的地质效果。
2.4.3瞬变电磁法可查明含水地质如岩溶洞穴与通道、煤矿采空区、深部不规则水体等，在煤矿区提高探测深度是最灵敏的方法，无地形影响，异常响应强，形态简单，分辨能力强，故对息烽地区的地质结构和水文地质勘察具有良好的作用。
2.4.4水文地质钻探与钻孔抽水试验息烽矿区水文情况资料欠缺，地形复杂，在岩溶地区和易形成泥石流地区必须钻探作业，以查明地表下的地层岩性和结构构造、利用水文地质钻孔，进行各种水文地质试验，如抽水试验，放水试验，压水试验等，求得含水层富水性、渗透性等水文地质计算参数，为计算不同含水层的涌水量提供依据，继而评价煤矿区的整体地质情况。
3结论
高铁工程关系到国计民生的发展，其建设工作的重要性不言而喻，而工程的质量取决于前期基础的稳定性，因此要加强岩土工程勘察，为设计部门提供精确的工程地质数据，在施工过程中及早发现相关不良地质作用，排除安全隐患，为国家避免经济损失和社会影响。
参考文献：
[1]GB50021-2001岩土工程勘察规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2]地质工程手册，中国知识出版社，2006.
[3]叶国琳.初探岩土工程勘察基础技术问题[J]，山西建筑，2009，06：1.
铁路工程勘察篇5
一、铁路勘察设计中BIM技术应用的现状
BIM技术主要是指一种数据化工具，能够有效应用在工程设计、建造和运维过程中，从而提高设计质量，通过与工程施工有关的参数模型以及项目有关的各类设计信息进行有效的规划和维护，实现在工程的整改生命周期中将数据进行共享与传递。此时，工程技术人员就可以直接通过各类数据的总结和整理制定出最佳的设计、施工方案，提高生产效率的同时，节约经济成本。
当前时期下，我国各个铁路相关单位已经陆续开展了在勘察设计期间的BIM应用探索，但居于宏观视角而言，国内对于BIM技术的应用还处于伊始阶段，相关经验和手段并不成熟。具体而言，与普通建筑行业相比较，铁路工程的设计过程中，所涉及的工序十分复杂，专业学科关联也比较多，这是BIM技术现阶段在铁路工程中应用面临的主要难点。在此期间内，我国整体铁路部门对于BIM软件的研发工作开展相对还较为薄弱，另外，国内BIM技术应用专业人才数量十分匮乏，这就导致了该项技术的应用水平迟迟得不到提升。
二、未来铁路勘察设计中BIM技术的发展对策
1、加快对于BIM应用软件的二次开发
目前，应用铁路勘察设计工作开展的主要困因就是现有的BIM软件困乏，导致勘察设计工作的开展质量长期达不到理想效果。在这一基础上，作为铁路勘察工作开展单位研发人员，应该带有针对性的开展BIM软件的二次开发工作，严格按照工程的实际勘察需要及相关标准进行软件的研发和优化，使得二次研发后的软件能够更加符合工程的勘察条件，最终为铁路勘察设计工作的开展提供强有力的数据支持。
2、积极培养BIM技术应用人才
在未来的铁路勘察设计工作中，想要充分提供设计工作的开展质量，BIM技术应用人才无疑成为最关键的因素。在这一前提下，就必须针对BIM技术应用人才自身的综合素质进行有效培养，继而组建成一支专业素质过硬的技术应用团队，提升铁路勘察设计工程开展质量。具体而言，首先应该在单位内部定期开展技术培训，及时为技术应用人员普及和更新技术应用创新点。其次，注重培养技术人员对于应用技术的自我创新意识，对于勇于创新并取得一定成效的技术人员予以嘉奖，激发技术人员的工作积极性。
3、BIM技术在铁路勘察设计工作中的应用前景
在针对BIM技术在铁路勘察设计工型和信息的管理，工作中的应用前景分析时，应该注重对于勘察成果的有效交流，通过该项技术对铁路建设的实时状况进行全局性呈现。换言之，就是通过三维立体呈现的模式将勘察数据在整个技术部门内进行共享，最后将各类数据参数传输至施工管理部门的工作人员手上，为其后续的相关施工工作提供数据支撑。另一方面，在铁路勘察设计工作中，BIM技术在相关建筑领域中的应用价值也比较高，对于工程设计人员按照施工要求进行三维模型的构建提供了相应的条件，同时，也能够为后期勘察工作的推进提供研究成果，实现更好的数据管理效果。
铁路工程勘察篇6
其中辽宁大伙房输水隧洞长85km,是当今世界上单洞最长的水工隧洞,锦屏二级电站引水发电洞最大埋深达2500m,是我国目前埋深最大的水工隧洞之一。
另外,还有一批深埋长隧洞工程正在施工或正在规划设计,如新疆某补水工程穿天山隧洞,陕西引汉济渭工程穿秦岭隧洞,南水北调西线工程克柯—黄河隧洞、扎洛—克柯隧洞,青海引大济湟穿大阪山隧洞等,其中最长的达77km,最大埋深达2200m。
无论是国内还是国外,深埋长隧洞的工程地质勘察技术还不成熟,还存在不少困难,是水利水电工程地质勘察突出的难点之一,主要表现在:①地面海拔高,交通困难,勘探设备甚至技术人员难以到达洞线位置。
②勘察测试手段跟不上隧洞工程发展需要,1000~3000m的深度以及高应力、高水头条件尚缺乏适宜的勘探试验设备,现有的勘探试验方法选择受到限制。
③随埋深的显着增加,工程地质问题更为复杂,可借鉴的工程实例不多。
④有关理论还不够完善,分析评价方法需要摸索。
⑤采用TBM施工是深埋长隧洞工程发展趋势,相对于钻爆法,TBM对勘察成果的准确性有更高的要求,而不是可以简化。⑥勘察经费和工期不足,勘察工作量布置和勘察方法选择受到明显限制。
目前,深埋长隧洞的工程地质勘察还处于探索和积累经验阶段,不仅需要工程地质分析、评价理论的丰富与完善,更需要勘察技术与方法的突破与创新。
一、深埋长隧洞主要工程地质问题隧洞工程可能存在的工程地质问题主要有围岩变形、塌方、岩爆、高外水压力、突水、突泥和涌水、高地温、岩溶、膨胀岩、有害气体、有害水质、放射性危害等。
从一些工程实例来看,深埋长隧洞工程出现上述问题的概率明显更高,也更为复杂。
在一个工程中,一般有2~4个工程地质问题会比较突出,如锦屏二级发电洞主要问题是岩爆和涌水,精伊霍铁路天山隧洞主要是断层带、大溶隙涌水,鱼箭口发电洞主要是溶洞突水、突泥,某达坂输水隧洞主要是软岩变形,奇热哈塔尔发电洞主要是岩爆和高地温等。突涌水、高应力条件下的岩爆、软弱破碎围岩大变形和高地温是深埋长隧洞出现概率比较高的工程地质问题,对工程影响也较大。国内如辽宁大伙房水库输水隧洞、野三关公路隧洞、精伊霍铁路天山隧洞、锦屏二级发电洞等工程在施工期间曾因大量突水、突泥、岩爆、塌方而出现过人身伤亡和设备事故,并造成投资增加、工期延误等不良影响。
特别需要提出的是,在极高应力条件下,某些中硬岩也存在发生塑性变形的可能。
瑞士圣格达铁路隧洞围岩中存在一种糖粒状砂岩,在高围压下发生塑性收敛变形达70cm以上,曾造成TBM卡机事故。新疆某达坂引水隧洞埋深不超过300m,但地应力高,岩石以泥岩与砂岩为主,因围岩挤压和膨胀变形造成数十次TBM卡机事故。穿过煤系地层的隧洞,有害气体和大变形问题最为突出,比较典型的工程有广渝高速公路华蓥山隧道和南昆铁路家竹箐隧道。家竹箐隧道实测瓦斯压力最大达到1.585MPa,高压力瓦斯、大变形和大涌水给该隧洞施工造成了很大困难。广渝高速公路华蓥山隧道不仅有煤层瓦斯,还遭遇了天然气、二次生化气及H2S等有害气体,问题更为复杂。
比较而言,这方面的问题在水利水电工程中较为少见。
隧洞活断层工程抗断的已建工程实例尚未见到,规划中的南水北调西线等几个长大隧洞工程,已将断裂活动性问题作为主要工程地质问题之一进行研究。考虑到强烈的破坏性,短时间内形成较大错距的区域性活断层应尽力绕避,而以缓慢蠕变变形为主的活断层在工程技术上是可以克服的。新疆某隧洞曾因放射性危害造成停工和方案改变,但是总的来说,出现严重放射性危害的工程实例较少见。
大范围的侵入岩、煤系地层是放射性矿物易于积聚之地,如在工程中遇到此类地层应进行必要的勘察研究工作。大伙房输水隧洞等工程勘察期间曾委托专业机构进行放射性勘探。
线路上如存在大范围放射性矿物,对施工、水资源危害较大,难以有效处理,应首先考虑绕避。
二、深埋长隧洞工程勘察技术1.遥感、地质测绘和调查地面地质工作仍是隧洞工程的主要勘察手段之一。
对于深埋长隧洞工程,地质调查和测绘的内容、要求与常规隧洞工程有所不同。
在隧洞埋深达2000m甚至更深的情况下,洞线两侧2km甚至更远的岩体、断裂都有可能会出现在隧洞围岩中,因此测绘范围宜扩大到隧洞两侧各2km以上,有时为了追踪重要的地质现象,需要扩大地质测绘的范围。
对于水文地质条件的调查要充分重视,必要时应进行专门的水文地质、岩溶调查。
洞线附近的小流域与隧洞涌水问题的评价有直接关系,应纳入调查与测绘范围。
高山区的溪流、泉水往往没有观测资料,测绘过程中应对地表水体的范围、水量、水位进行调查,应选择多个断面采用简易仪器估测溪流流量,对泉水应进行重点调查与观测。
高山区气温、降雨量、蒸发量和降雨入渗规律与山下存在显着不同,更缺乏直接的观测资料,这些资料对于预测隧洞涌水量、地温都是必要的,因此有条件时应在洞线附近分高程设置专门的观测站点。
深埋长隧洞工程勘察范围大、交通困难,并缺乏基础地质资料,地面调查与测绘工作是非常艰难的。
而遥感地质测绘技术具有宏观性、周期性、信息量丰富、快捷及成本低等优点,已成为深埋长隧洞工程地质勘察的一个重要手段。
如辽宁大伙房水库输水隧洞工程进行了面积2100km2的1∶50000遥感地质解译工作,通过航片、卫片解译及野外验证,确定了80余条断裂构造,初步确定了岩土体范围、地质界线、地质构造等;南水北调西线工程选择了ETM、SPOT和SAR等卫星遥感数据为主要信息源,重点对30000km2范围内的断裂构造进行了解译。
2.综合物探除常规物探方法外,为了探测深部地质体和地质现象,近年使用较多的是可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)和高频人文大地电磁测深法(EH4)。
如南水北调西线工程、陕西引汉济渭穿秦岭隧洞工程、新疆某补水工程穿天山隧洞等。
可控源音频大地电磁法是根据不同频率电磁波具有不同穿透深度的特点,利用人工可控源产生音频电磁信号,探测地面电磁场的频率响应从而获得不同深度介质电阻率分布信息和目的体分布特征,其理论测深可达1500m,有效测深1100m。
与可控源音频大地电磁法不同,高频人文大地电磁测深法利用天然电磁波信号进行探测,其电磁波频率相对较高,探测深度也相对浅一些,其理论测深为1000m,有效测深600~800m。
该方法虽然探测深度大,地形适应性强,但是精度还需要进一步提高。
由于各种物探方法都有其优缺点,深埋长隧洞物探勘察适宜采用综合手段,不同方法之间相互补充和验证,采取点、线、面结合,定性与半定量结合的勘探布置和分析原则。
3.深钻孔通过钻探能够直接了解深部地层岩性、地质构造、地下水水位与水质、岩溶等基本地质条件,了解岩体放射性及有害气体的赋存特征;通过岩芯观察判断隧洞围岩类别,分析岩__爆的可能性;通过钻孔可以取样或在钻孔内进行试验与测试工作,获得深部岩体物理力学参数等。
因此,对于深埋隧洞工程,钻探仍是不可替代的主要勘察手段之一。
目前,深钻孔在国内隧洞工程勘察中的应用已经达到较高水平。
南水北调西线隧洞最大钻孔深度为470m;精伊霍铁路北天山隧洞最大钻孔深度约733m,平均钻孔间距约2~3km;北天山某水工隧洞钻孔最大深度886m,平均钻孔间距达到3~5km;安康铁路秦岭隧洞钻孔深度210~603m,孔间距约2km;引黄入晋工程隧洞钻孔深度350m,平均间距约1km。
国外也在深埋长隧洞工程地质勘察中使用深钻孔,如意大利与法国之间穿越阿尔卑斯山麓的铁路隧道,长约54km,有3.5km以上洞段埋深超过2000m,布置了20个钻孔,其中有3个深度超过1000m,平均钻孔间距小于3km;瑞士圣戈达快速铁路隧洞和伯伦纳铁路隧洞也都布置深钻孔,甚至在深孔底部又打水平孔。
可见,国内外隧洞工程对钻探的应用都非常重视,并没有因埋深大、地面工作条件恶劣而减少钻孔。
但限于经费和设备能力,不少钻孔是“悬挂”的,没有达到洞身位置。
深钻孔成本高昂,必须精心设计,用于关键部位,并尽量一孔多用,除取芯外,常常利用钻孔开展物探综合测井、地应力测量、孔内变形试验、孔内电视录像以及地温、放射性测量等试验测试工作。
4.钻孔压水试验常规的单管顶压试验方法在大深度和高压力下不适用。
一方面埋深很大时岩体吸水量小,常规橡皮栓塞的密封性能不能满足要求;另一方面栓塞压力难以控制,可能会被“压翻”导致试验难以成功,并可能造成严重井内事故。
双栓塞法技术可靠并具有高试验精度,中水北方公司在600~850m深度成功完成多段压水试验。关于试验段长度,由于深部岩体渗透性较差,试验段长度不能太短,在吸水量小的情况下适当加大试验段长度反而能降低试验误差,还可以提高工作效率,如10~20m一段。
关于试验压力,中水北方公司在某工程中采用双栓塞方法进行了常规压水和高压压水对比试验,结果显示3MPa和1MPa试验的透水率相近,显示常规水头压水试验方法对于深埋隧洞仍是基本适宜的。
5.长探洞锦屏二级引水发电洞实施了超过10km的勘探洞,获得了大量难得的技术资料。
黄河大柳树水利枢纽工程右岸发电洞也实施了1.2km的勘探洞,对发电洞成洞条件的论证起到了重要作用。
瑞士圣戈达隧洞为了解皮奥拉(Piora)地层的地质条件,开凿了长度约为5.5km的隧洞。
瑞士的伯伦纳隧洞也采取了类似的勘探方式,在阿尔卑斯山主峰附近开凿了约1km长的探洞。
目前,国内深埋长隧洞工程地质勘察中采用长探洞的实例还不多,但在工程建设初期,结合施工支洞的施工进行一些试验、测试是必要的。
如陕西引汉济渭穿秦岭隧洞,勘察单位就利用施工支洞进行了深部岩体变形、物理力学特性等方面的测试和试验工作。
6.岩石(岩体)试验断层破碎带等岩体以及泥岩等软岩,在高应力下会发生挤压变形,膨胀岩在水环境改变时会发生胀缩变形,一些中硬岩甚至硬岩在高应力下也存在快速蠕变的可能。
在大深度、高应力条件下,岩体中的空隙被压密,岩体与岩石的强度特性较为接近,因此可以通过岩石的不同围压三轴压缩试验模拟围岩岩体的工作环境,了解岩体蠕变条件和特征,解决施工期哪些围岩在什么条件下会发生快速蠕变变形问题,为施工方法选择、掘进机选型提供基础资料。
郭志通过试验证实,温度在数十度至百度时,岩石的力学性质与常温时差异不大,可以不考虑高地温对围岩力学性质的影响。但在高围压或卸荷条件下,围岩的长期强度与峰值强度差异较大。
如某工程围岩为浅变质泥质砂岩,单轴抗压强度约70MPa,在30MPa围压下其长期强度(抗剪强度)仅为峰值强度的一半。因此,对于大埋深隧洞应考虑进行岩石(岩体)的高围压蠕变试验,以确定岩体的长期强度,为工程永久支护提供强度参数。针对掘进机工效的试验研究不容忽视,实际上刀具选择不当会明显影响掘进效率,维护费用也大大提高,与此有关的试验主要有岩石抗压强度、石英含量、硬度和研磨性等。
三、几点经验与体会
1.循序渐进,逐步深入,重视施工阶段的超前勘探鉴于深埋长隧洞工程地质勘察工作难度较大,存在的工程地质问题复杂,大量的勘探工期较长,费用较高,因此深埋长隧洞工程宜采取整体构思、逐步加深的勘察方式。
超前勘探是深埋长隧洞工程技施阶段必不可少的超前预测预报手段,对工程安全施工至关重要,应纳入施工工序,并应作为技施阶段勘察单位的重要勘察任务。
2.勘探布置应抓住重点隧洞存在的主要工程地质问题是前期勘探的重点所在。
锦屏二级发电洞针对岩溶涌水问题曾进行了全面系统的岩溶调查和超长探洞勘探,奇热哈塔尔发电洞针对地热泉引起的高地温问题进行了钻孔地温测量和大范围泉水调查。国外也是这样,为了查明关键地质问题不惜代价。如瑞士圣戈达快速铁路隧洞,为查明北面圣哥达“地块”和南面Pennine片麻岩带之间皮奥拉地层特征,布置了长度超过1000m的定向钻孔,并在探洞内布置了深300m的垂直孔;瑞士伯伦纳铁路隧洞,为了解一段复杂洞段的地质条件,首先在主峰附近开凿了一个长900m的勘探洞,洞内布置了深800m的垂直勘探孔,达到隧洞高程后沿洞线水平方向各延伸了约450m。
大变形、塌方、突涌水、高外水压力、岩溶、有害气体等,往往与断层有直接或间接的关联,是勘探重点。
如引黄入晋工程、精伊霍铁路天山隧洞、大伙房输水隧洞等工程主要断层均布置有钻孔或探洞进行控制。
3.充分利用高科技勘探手段鉴于深埋长隧洞的特点,常规勘察方法已无能为力,必须采用重型勘探设备和高科技手段。如航空航天遥感、超深钻孔及孔内测试、大深度地面综合物探以及“三高”环境下的岩体力学试验等。
4.着重针对基本地质条件的勘察,采用多种勘察方法互相补充验证对于深埋长隧洞来说,无论是工程地质分析理论还是勘察技术方法,都还不成熟,认识深部地质体和地质现象都还比较困难,因此要想在前期勘察设计阶段完全查明工程地质条件是不现实的,应把工作重点放在对地层分布、岩组划分、构造形态与特征、水文地质条件等基本地质条件的认识上,对于重要地质现象、关键地质问题的勘察有必要采用多种方法和手段,以互相补充和验证。
5.勘察评价内容具有针对性,并与施工方法相适应采用钻爆法、TBM法结合方式是深埋隧洞常用的施工解决方案。以钻爆法突破复杂洞段,发挥钻爆法适应性强的特点;条件简单洞段采用TBM法,发挥其掘进速度快、效率高的优势。掘进机只有在地质条件适合的范围才能充分发挥快速高效的优势,而不同类型的掘进机又有不同的特点,围岩类别、结构面发育特征、岩石的研磨特性等直接影响掘进机效率和运行成本。这就要求勘察工作对围岩性质、大变形等问题有较为充分的认识,勘察深度、提供资料的内容必须满足施工方法选择需要,与施工方法相适应。
