14 道路橋察(17)

1、第十四章第十四章 道路與橋梁道路與橋梁 2007年，我國高速公路通車里程突破年，我國高速公路通車里程突破5萬公里，僅次于萬公里，僅次于美國。美國。2010年達到年達到6.5萬公里。萬公里。 第一節(jié)第一節(jié) 道路道路( (路基路基) )巖土工程勘察巖土工程勘察一、概述一、概述 公路與鐵路在結構上雖各有其特點，但兩者卻有許多相似之處：公路與鐵路在結構上雖各有其特點，但兩者卻有許多相似之處： (1)(1)它們都是線型工程，往往要穿過許多地質條件復雜的地區(qū)和不同它們都是線型工程，往往要穿過許多地質條件復雜的地區(qū)和不同地貌單元，使道路的結構復雜化；地貌單元，使道路的結構復雜化； (2)(2)在山區(qū)線路中，

2、崩塌、滑坡、泥石流等不良地質現(xiàn)象都是道路的在山區(qū)線路中，崩塌、滑坡、泥石流等不良地質現(xiàn)象都是道路的主要威脅，而地形條件又是制約線路的縱向坡度和曲率半徑的重要因素主要威脅，而地形條件又是制約線路的縱向坡度和曲率半徑的重要因素 (3) (3)兩種線路的結構都是由三類建筑物所組成：第一類兩種線路的結構都是由三類建筑物所組成：第一類為為路基工程路基工程，它是線路的主體建筑物，它是線路的主體建筑物( (包括路堤和路塹包括路堤和路塹) )；第二類為第二類為橋隧工程橋隧工程( (如橋梁、隧道、涵洞等如橋梁、隧道、涵洞等) )，它們是為了，它們是為了使線路跨越河流、深谷、不良的地質和水文地質條件地段，使線路跨

3、越河流、深谷、不良的地質和水文地質條件地段，穿越高山峻嶺或使線路從河、湖、海底以下通過等；第三穿越高山峻嶺或使線路從河、湖、海底以下通過等；第三類是類是防護建筑物防護建筑物( (如明硐、擋土墻、護坡、排水盲溝等如明硐、擋土墻、護坡、排水盲溝等) )。在不同線路中上述各類建筑物的比例也不同在不同線路中上述各類建筑物的比例也不同，主要決定于，主要決定于線路所經(jīng)地區(qū)工程地質條件的復雜程度。線路所經(jīng)地區(qū)工程地質條件的復雜程度。 公路與鐵路的工程地質問題大體相似，但鐵路比公路對地質和地形的要求更高。高等級公路比一般公路對地質條件的要求高。 當鋪設軌道或路面的路基面低于天然地面時，路基以開挖方式構成，這種

4、路基為路塹。作用：作用：緩和道路縱坡或越嶺線穿越嶺口控制標高；危害：危害：破壞了厚地層的天然平衡狀態(tài)，不利于排水，通風；注意點：注意點：邊坡穩(wěn)定性要好，須設置邊溝，必要時還須設置截水溝以利排水。二、主要工程地質問題二、主要工程地質問題(一一)路線選擇工程地質論證路線選擇工程地質論證 路線選擇是由多種因素決定的，路線選擇是由多種因素決定的，地質條件地質條件是其中的一個是其中的一個重要的因素，也是控制性的因素。重要的因素，也是控制性的因素。 路線方案有路線方案有大方案與小方案大方案與小方案之分，大方案是指影響全局之分，大方案是指影響全局的路線方案，如越甲嶺還是越乙?guī)X，沿的路線方案，如越甲嶺還是越乙

5、嶺，沿a河還是沿河還是沿b河，一河，一般是屬于選擇路線基本走向的問題；小方案是指局部性的路般是屬于選擇路線基本走向的問題；小方案是指局部性的路線方案，如：走埡口左邊還是右邊，沿河右岸還是左岸，一線方案，如：走埡口左邊還是右邊，沿河右岸還是左岸，一般是屬于線位方案。工程地質因素不僅影響小般是屬于線位方案。工程地質因素不僅影響小方案的選擇，方案的選擇，有時也影響大方案的選擇。有時也影響大方案的選擇。 (二二)路基主要工程地質問題路基主要工程地質問題 道路路基包括道路路基包括路堤、路塹路堤、路塹和半路堤、半路塹式等。在平和半路堤、半路塹式等。在平原地區(qū)修建道路路基比較簡單，工程地質問題較少，但在丘原

6、地區(qū)修建道路路基比較簡單，工程地質問題較少，但在丘陵區(qū)，尤其是在地形起伏較大的山區(qū)修建鐵路時，路基工程陵區(qū)，尤其是在地形起伏較大的山區(qū)修建鐵路時，路基工程量較大，量較大，往往需要通過高填或深挖才能滿足線路最大縱向坡往往需要通過高填或深挖才能滿足線路最大縱向坡度的要求。因此，路基的主要工程地質問度的要求。因此，路基的主要工程地質問題是：題是：1 1、路基邊坡穩(wěn)定性、路基邊坡穩(wěn)定性2 2、路基基底變形與穩(wěn)定性、路基基底變形與穩(wěn)定性 3 3、道路凍害、道路凍害 4、建筑材料、建筑材料 三、道路巖土工程勘察三、道路巖土工程勘察 道路巖土工程勘察的任務是運用工程地質學的理論和方法，道路巖土工程勘察的任務

7、是運用工程地質學的理論和方法，去認識道路通過地帶的去認識道路通過地帶的工程地質條件工程地質條件，為道路的設計和施工提，為道路的設計和施工提供依據(jù)和指導，以正確處理工程建筑與自然條件之間的關系，供依據(jù)和指導，以正確處理工程建筑與自然條件之間的關系，充分利用有利條件，避免或改造不利條件，使修建的道路能更充分利用有利條件，避免或改造不利條件，使修建的道路能更好更快更省的要求。好更快更省的要求。 道路是一種線形建筑物，它有著很大的長度，常常穿越許道路是一種線形建筑物，它有著很大的長度，常常穿越許多自然條件十分不同的地區(qū)。道路又主要是一種表層建筑物，多自然條件十分不同的地區(qū)。道路又主要是一種表層建筑物，

8、它受地質、地理因素的影響。因此，道路巖土工程勘察無論在它受地質、地理因素的影響。因此，道路巖土工程勘察無論在內容、要求與方法上都有其自己的特點。內容、要求與方法上都有其自己的特點。 道路巖土工程勘察，包括新建道路與改建道路的勘察工作，道路巖土工程勘察，包括新建道路與改建道路的勘察工作，均應按照規(guī)定的設計程序分階段進行。均應按照規(guī)定的設計程序分階段進行。巖土工程勘察一般不應巖土工程勘察一般不應超越階段的要求，也不應將工作遺留到下一階段去完成。超越階段的要求，也不應將工作遺留到下一階段去完成。 (一一)道路巖土工程勘察的工作內容道路巖土工程勘察的工作內容1、路線巖土工程勘察路線巖土工程勘察 在踏勘

9、、初察、詳察各階段，與路線、橋梁、隧道專業(yè)在踏勘、初察、詳察各階段，與路線、橋梁、隧道專業(yè)人員密切配合，查明各條路線方案的主要工程地質條件，選人員密切配合，查明各條路線方案的主要工程地質條件，選擇地質條件相對良好的路線方案；在地形、地質條件復雜的擇地質條件相對良好的路線方案；在地形、地質條件復雜的地段，確定路線的合理布設，以減少災害。地段，確定路線的合理布設，以減少災害。路線巖土工程勘路線巖土工程勘察并不要求查明全部工程地質條件，但對察并不要求查明全部工程地質條件，但對路線方案與路線布路線方案與路線布設起控制作用的地質問題，則應進行重點調查，得出正確結設起控制作用的地質問題，則應進行重點調查，

10、得出正確結論。論。 2、特殊地質、不良地質地區(qū)、特殊地質、不良地質地區(qū)(地段地段)的巖土工程勘察的巖土工程勘察 特殊地質地段及不良地質現(xiàn)象，諸如鹽漬土、多年凍土、特殊地質地段及不良地質現(xiàn)象，諸如鹽漬土、多年凍土、巖溶、沼澤、風沙、積雪、滑坡、崩塌、泥石流等，往往影巖溶、沼澤、風沙、積雪、滑坡、崩塌、泥石流等，往往影響路線方案的選擇、路線的布設與構造物的設計，在踏勘、響路線方案的選擇、路線的布設與構造物的設計，在踏勘、初察、詳察各階段均應作為重點，進行逐步深入的勘察，查初察、詳察各階段均應作為重點，進行逐步深入的勘察，查明其類型、規(guī)模、性質、發(fā)生原因、發(fā)明其類型、規(guī)模、性質、發(fā)生原因、發(fā)展趨勢和

11、危害程度，展趨勢和危害程度，提出繞越根據(jù)或處理措施。提出繞越根據(jù)或處理措施。3、路基路面巖土工程勘察、路基路面巖土工程勘察 路基路面巖土工程勘察亦稱沿線土質地質調查。在初察、路基路面巖土工程勘察亦稱沿線土質地質調查。在初察、詳察階段，根據(jù)選定的路線方案和確定的路線位置，對中線詳察階段，根據(jù)選定的路線方案和確定的路線位置，對中線兩側一定范圍的地帶，進行詳細的工程地質勘察，為路基路兩側一定范圍的地帶，進行詳細的工程地質勘察，為路基路面的設面的設計和施工提供工程、地質、水文及水文地質方面的依計和施工提供工程、地質、水文及水文地質方面的依據(jù)。據(jù)。 4、橋渡巖土工程勘察、橋渡巖土工程勘察 大橋橋位影響路

12、線方案的選擇，大、中橋橋位多是路大橋橋位影響路線方案的選擇，大、中橋橋位多是路線布設的控制點，常有比較方案。因此線布設的控制點，常有比較方案。因此 ，橋渡工程地質勘，橋渡工程地質勘察一般應包括兩項內容：首先應對各比較方案進行調查，察一般應包括兩項內容：首先應對各比較方案進行調查，配合路線、橋梁專業(yè)人員，配合路線、橋梁專業(yè)人員，選擇地質條件比較好的橋位選擇地質條件比較好的橋位；然后再對選定的橋位進行詳細的工程地質勘察，為然后再對選定的橋位進行詳細的工程地質勘察，為橋梁及橋梁及其附屬工程的設計和施工提供所需要的地質資料。其附屬工程的設計和施工提供所需要的地質資料。 5、隧道巖土工程勘察、隧道巖土工

13、程勘察 隧道多是路線布設的控制點，長隧道尤其影響路線方案隧道多是路線布設的控制點，長隧道尤其影響路線方案的選擇。隧道工程地質勘察同橋渡一樣，通常包括兩項內容：的選擇。隧道工程地質勘察同橋渡一樣，通常包括兩項內容：一是一是隧道方案與位置隧道方案與位置的選擇；二是隧道的選擇；二是隧道洞口與洞身洞口與洞身的勘察。的勘察。前者，除幾個隧道位置的比較方案外，有時還包括隧道與展前者，除幾個隧道位置的比較方案外，有時還包括隧道與展線或明挖的比較；后者是對選定的方案進行詳細的工程地質線或明挖的比較；后者是對選定的方案進行詳細的工程地質勘察，為隧道的設計和施工提供所需要的地質資料。前一項勘察，為隧道的設計和施工

14、提供所需要的地質資料。前一項工作一般應工作一般應在踏勘及初察時完成，后一項則在初察與詳察時在踏勘及初察時完成，后一項則在初察與詳察時分階段陸續(xù)完成。分階段陸續(xù)完成。 6、筑路材料勘察、筑路材料勘察 修建道路需要大量的筑路材料，其中絕大部分都是就地修建道路需要大量的筑路材料，其中絕大部分都是就地取材，特別是像石料、礫石、砂、粘土、水等天然材料更是取材，特別是像石料、礫石、砂、粘土、水等天然材料更是如此。這些材料品質的好壞和運輸距離的遠近，直接影響工如此。這些材料品質的好壞和運輸距離的遠近，直接影響工程的質量和造價，有時還會影響路線的布局。筑路材料勘察程的質量和造價，有時還會影響路線的布局。筑路材

15、料勘察的任務是充分發(fā)掘、改造和利用沿線的一切就地材料，當就的任務是充分發(fā)掘、改造和利用沿線的一切就地材料，當就近材料不能滿足要求時，則應由近及遠擴大調查范圍，以求近材料不能滿足要求時，則應由近及遠擴大調查范圍，以求得數(shù)量足夠，得數(shù)量足夠，品質適用，開采、運輸方便的筑路材料產(chǎn)地。品質適用，開采、運輸方便的筑路材料產(chǎn)地。 (二二)道路巖土工程勘察的主要方法道路巖土工程勘察的主要方法 道路巖土工程勘察方法，主要有研究既有資料、調查與道路巖土工程勘察方法，主要有研究既有資料、調查與測繪、勘探、試驗與監(jiān)測等幾方面。測繪、勘探、試驗與監(jiān)測等幾方面。1、研究既有資料研究既有資料 收集和研究路線通過地區(qū)既有的

16、有關資料，不僅是野外收集和研究路線通過地區(qū)既有的有關資料，不僅是野外工作之前準備工作的重要內容，也是工程地質勘察的一種主工作之前準備工作的重要內容，也是工程地質勘察的一種主要方法。特別是在既有資料日益豐富、信息手段日益先進的要方法。特別是在既有資料日益豐富、信息手段日益先進的今天，這今天，這種方法顯得越來越重要。種方法顯得越來越重要。 收集的資料一般應包括以下幾個方面的內容：收集的資料一般應包括以下幾個方面的內容： (1)區(qū)域地質資料。如地層、地質構造、巖性、土質及筑路材料等。區(qū)域地質資料。如地層、地質構造、巖性、土質及筑路材料等。 (2)地形、地貌資料。如區(qū)域地貌類型及其主要特征、不同地貌單

17、地形、地貌資料。如區(qū)域地貌類型及其主要特征、不同地貌單元與不同地貌部位的工程地質評價等。元與不同地貌部位的工程地質評價等。 (3)區(qū)域水文地質資料區(qū)域水文地質資料。如地下水的類型、分帶及分布情況、埋藏。如地下水的類型、分帶及分布情況、埋藏深度、變化規(guī)律等。深度、變化規(guī)律等。 (4)物理地質作用和現(xiàn)象。如各種特殊巖土的分布情況、發(fā)育程度物理地質作用和現(xiàn)象。如各種特殊巖土的分布情況、發(fā)育程度與活動特點等。與活動特點等。 (5)地震資料。如沿線及其附近地區(qū)的歷史地震情況、地震烈度、地震資料。如沿線及其附近地區(qū)的歷史地震情況、地震烈度、地震破壞情況及其與地貌、巖性、地質構造的關系等。地震破壞情況及其與

18、地貌、巖性、地質構造的關系等。 (6)氣象資料。如氣溫、降水、蒸發(fā)、濕度、積雪、氣象資料。如氣溫、降水、蒸發(fā)、濕度、積雪、凍結深度凍結深度及風及風速、風向等。速、風向等。 (7)其他有關資料。如氣候、水文、植被、土壤等。其他有關資料。如氣候、水文、植被、土壤等。 (8)工程經(jīng)驗。區(qū)內已有公路、鐵路的主要工程地質問題及其防治工程經(jīng)驗。區(qū)內已有公路、鐵路的主要工程地質問題及其防治措施等。措施等。 2、調查與測繪、調查與測繪 調查與測繪是工程地質勘察的主要方法。通過觀察調查與測繪是工程地質勘察的主要方法。通過觀察和訪問，對路線通過地區(qū)的工程地質條件和訪問，對路線通過地區(qū)的工程地質條件進行綜合性的進行

19、綜合性的地面調查，將查明的地質現(xiàn)象和獲得的資料，填繪到有地面調查，將查明的地質現(xiàn)象和獲得的資料，填繪到有關的圖表與記錄本中，關的圖表與記錄本中，這種工作統(tǒng)稱為調查測繪。一般這種工作統(tǒng)稱為調查測繪。一般情況下，道路工程地質調查測繪采用沿線調查的方法，情況下，道路工程地質調查測繪采用沿線調查的方法，而不進行測繪。但對地質條件復雜地區(qū)或重點工程地段，而不進行測繪。但對地質條件復雜地區(qū)或重點工程地段，則應根據(jù)需要進行較大面積的工程地質則應根據(jù)需要進行較大面積的工程地質測繪。測繪。 3、勘探、勘探 勘探是巖土工程勘察的重要方法，是獲取深部地質資料勘探是巖土工程勘察的重要方法，是獲取深部地質資料必不可少的

20、手段。必不可少的手段。 在進行地質勘察時，應充分利用地面調查測繪資料，合在進行地質勘察時，應充分利用地面調查測繪資料，合理布置勘探點，以減少不必要的工作量；同時應充分利用地理布置勘探點，以減少不必要的工作量；同時應充分利用地面調查測繪資料，分析勘探成果，以避免判斷的錯誤。面調查測繪資料，分析勘探成果，以避免判斷的錯誤。 道路巖土工程勘探的方法有坑探、鉆探、地球物理勘探道路巖土工程勘探的方法有坑探、鉆探、地球物理勘探等幾類。前面已有講述，本章不再重等幾類。前面已有講述，本章不再重復。復。 4、試驗、試驗 試驗是巖土工程勘察的重要環(huán)節(jié)，是對巖土工程性質進試驗是巖土工程勘察的重要環(huán)節(jié)，是對巖土工程性

21、質進行定量評價的必不可少的方法，是解行定量評價的必不可少的方法，是解決某些復雜的工程地質決某些復雜的工程地質問題的主要途徑。問題的主要途徑。 5、監(jiān)測、監(jiān)測 物理地質現(xiàn)象與作用是在自然環(huán)境不斷變化的情況下發(fā)物理地質現(xiàn)象與作用是在自然環(huán)境不斷變化的情況下發(fā)生與發(fā)展的，其中某些具有周年的變化過程，如鹽漬土、道生與發(fā)展的，其中某些具有周年的變化過程，如鹽漬土、道路凍害等；某些具有多年的變化過程，如滑坡、泥石流等；路凍害等；某些具有多年的變化過程，如滑坡、泥石流等；而另一些則可能兼有兩種變化，如沙漠、多年凍土等。通過而另一些則可能兼有兩種變化，如沙漠、多年凍土等。通過直接觀察和勘探，只能了解某一個短時

22、期的情況，要了解其直接觀察和勘探，只能了解某一個短時期的情況，要了解其變化規(guī)律，就需要做變化規(guī)律，就需要做長期的觀測長期的觀測工作，而掌握其變化規(guī)律，工作，而掌握其變化規(guī)律，有時則是工程設計所必需的，因此，長期觀測是巖土工程勘有時則是工程設計所必需的，因此，長期觀測是巖土工程勘察的重要方法，在某些情況下則是必需的。察的重要方法，在某些情況下則是必需的。 長期觀測不僅可以為設計直接提供依據(jù)，而且可以為科長期觀測不僅可以為設計直接提供依據(jù)，而且可以為科學研究積累資料。在道路工程的實踐中，對沙漠、鹽漬土、學研究積累資料。在道路工程的實踐中，對沙漠、鹽漬土、滑坡、泥石流、多年凍土與道路凍害等物理地質作

23、用與現(xiàn)象，滑坡、泥石流、多年凍土與道路凍害等物理地質作用與現(xiàn)象，都有設都有設立長期觀測站的實例和經(jīng)驗。立長期觀測站的實例和經(jīng)驗。 第二節(jié)第二節(jié) 橋梁巖土工程勘察橋梁巖土工程勘察一、概述一、概述 當?shù)缆房缭胶恿?、山谷或與其他交通線路交叉時，為當?shù)缆房缭胶恿?、山谷或與其他交通線路交叉時，為了道路的暢通和安全，往往要修橋梁。了道路的暢通和安全，往往要修橋梁。 它是道路建筑工程中的重要組成部分。如我國成昆鐵它是道路建筑工程中的重要組成部分。如我國成昆鐵路全長路全長1083km，就有大、中橋梁就有大、中橋梁800多座，共長約多座，共長約80km。橋梁技術在解放后的鐵道建設中得到迅速發(fā)展，無論在技橋梁技術

24、在解放后的鐵道建設中得到迅速發(fā)展，無論在技術標準、設計、施工、規(guī)模與速度等方面已走在世界先進術標準、設計、施工、規(guī)模與速度等方面已走在世界先進的行列。的行列。二、橋梁建筑工程地質研究二、橋梁建筑工程地質研究(一一)橋墩臺主要工程地質問題橋墩臺主要工程地質問題 橋墩臺主要工程地質問題包括橋墩臺地基穩(wěn)定性、橋臺的橋墩臺主要工程地質問題包括橋墩臺地基穩(wěn)定性、橋臺的偏心受壓及橋墩臺地基的沖刷問題等。偏心受壓及橋墩臺地基的沖刷問題等。1、橋墩臺地基穩(wěn)定性問題橋墩臺地基穩(wěn)定性問題 橋墩臺地基穩(wěn)定性主要取決于墩臺地基中巖土體的允許承橋墩臺地基穩(wěn)定性主要取決于墩臺地基中巖土體的允許承載力，它是橋梁設計中最重要

25、的力學數(shù)據(jù)之一，它對選擇橋梁載力，它是橋梁設計中最重要的力學數(shù)據(jù)之一，它對選擇橋梁的的基礎基礎和確定橋梁的和確定橋梁的結構型式結構型式起決定性作用，影響造價極大，起決定性作用，影響造價極大，是是一項關鍵性的資料。一項關鍵性的資料。 2、橋臺的偏心受壓問題、橋臺的偏心受壓問題 橋臺除了承受垂直壓力外，還承受到岸坡的側向主動土壓橋臺除了承受垂直壓力外，還承受到岸坡的側向主動土壓力，在有滑坡的情況下，還受到滑坡的水平推力，使橋臺基底力，在有滑坡的情況下，還受到滑坡的水平推力，使橋臺基底總是處在偏心荷載狀態(tài)下；橋墩的偏心荷載，主要是由于列車總是處在偏心荷載狀態(tài)下；橋墩的偏心荷載，主要是由于列車在在橋梁

26、上行駛突然中斷而產(chǎn)生的，對橋墩臺的穩(wěn)定性影響很大，橋梁上行駛突然中斷而產(chǎn)生的，對橋墩臺的穩(wěn)定性影響很大，必須慎重考慮。必須慎重考慮。 3、橋墩臺地基的沖刷問題、橋墩臺地基的沖刷問題 橋墩和橋臺的修建，使原來的河槽過水斷面減小，局部橋墩和橋臺的修建，使原來的河槽過水斷面減小，局部增大了河水流速，改變了流態(tài)，對橋基產(chǎn)生強烈沖刷，有時增大了河水流速，改變了流態(tài)，對橋基產(chǎn)生強烈沖刷，有時可把河床中的松散沉積物局部或全部沖走，使橋墩臺基礎直可把河床中的松散沉積物局部或全部沖走，使橋墩臺基礎直接受到流水沖刷，威脅橋墩臺的安全，因此，橋墩臺基礎的接受到流水沖刷，威脅橋墩臺的安全，因此，橋墩臺基礎的埋深，除決

27、定于持力層的埋深與性質外，還應滿足下列要求：埋深，除決定于持力層的埋深與性質外，還應滿足下列要求： (1)在無沖刷處，除堅硬巖石地基外，應埋置在地面以下在無沖刷處，除堅硬巖石地基外，應埋置在地面以下不小于不小于1m處。處。 (2)在有沖刷處，應埋置在墩臺附近最大沖刷線以下不小在有沖刷處，應埋置在墩臺附近最大沖刷線以下不小于表于表14-3規(guī)定的數(shù)值。規(guī)定的數(shù)值。 (3)基礎建于抗沖刷較差的巖石上基礎建于抗沖刷較差的巖石上(如頁巖、泥巖、千枚巖如頁巖、泥巖、千枚巖和泥礫巖等和泥礫巖等)，應適當加深。，應適當加深。 三、橋梁巖土工程勘察要點三、橋梁巖土工程勘察要點 橋梁是道路建筑的附屬建筑物，除特大型或重要橋梁外，橋梁是道路建筑的附屬建筑物，除特大型或重要橋梁外，一般不單獨編