摘要:本文分析了山區(qū)高速公路建設各階段存在的地質(zhì)問題,提出了工程可行性研究、勘察設計、施工、運營等不同階段的地質(zhì)工作重點,并對山區(qū)高速公路地質(zhì)科技發(fā)展前景進行了展望。
　　關鍵詞:山區(qū)高速公路，勘察，設計，施工，運營，工程地質(zhì)條件，地質(zhì)病害
　　1概述
　　隨著我國高速公路的快速發(fā)展和路網(wǎng)完善的需求,高速公路逐步進入山區(qū)。高速公路由于其線形指標高,工程艱巨,投資巨大,對自然環(huán)境的破壞也非常嚴重。隨著環(huán)境保護理念的日益深入人心,對于山區(qū)高速公路的工程可行性研究、勘察設計、施工運營等方面的環(huán)保要求也越來越高。
　　山區(qū)高速公路環(huán)境載體主要是自然環(huán)境,也就是地形、地質(zhì)環(huán)境。山區(qū)一般地形環(huán)境復雜,地下水、地表水豐富,地質(zhì)條件多變,導致地質(zhì)災害多發(fā),高速公路的建設不可避免的要深挖、高填、修隧道等,對地質(zhì)環(huán)境造成嚴重破壞,處理不好還會誘發(fā)和加劇各種地質(zhì)災害,增加公路建設投資,影響工期,甚至給運營階段帶來嚴重的安全隱患。因此山區(qū)高速公路的環(huán)保主要是地質(zhì)環(huán)境的保護和地質(zhì)災害的防治。
　　要建設一條兼顧交通、環(huán)保、生態(tài)等方面要求的高標準的山區(qū)高速公路,應該重視和加強地質(zhì)工作。地質(zhì)工作應貫穿于設計、施工和運營的全過程。對地質(zhì)現(xiàn)象和規(guī)律的認識(巖土工程勘察工作)是由面到線、由線到點、由表及里、由粗到細、由宏觀到微觀,逐步深入的,根據(jù)不同階段應采取不同的方法和手段。
　　2山區(qū)高速公路建設地質(zhì)工作中存在的問題
　　工可階段對地質(zhì)工作不夠重視,地質(zhì)遙感工作不做或精度不夠,不能夠貫徹地質(zhì)選線的原則,導致選定的路線走廊帶中地質(zhì)病害多,處理難度大,給后期工作帶來極大難度。初步設計階段,由于路線方案調(diào)整較大,而工期緊張,因此很多勘察工作量作廢,路線地質(zhì)精度不夠,部分工點缺少地質(zhì)資料,給設計工作帶來隱患,也使得施工圖設計階段路線方案有時發(fā)生較大調(diào)整。施工圖設計階段不做或漏做重要工點的1:2000地質(zhì)測繪,或雖做了但精度不夠;對一些地質(zhì)病害研究不深,導致對一些重要工點的勘察深度不夠;對于路線地質(zhì)調(diào)查深度不夠,導致一些地質(zhì)敏感點遺漏,在施工中出現(xiàn)地質(zhì)病害。構造物勘察相對較細,而路基方面的勘察則往往較粗略。施工階段地質(zhì)技術力量薄弱,巖土工程監(jiān)測和監(jiān)理不力,施工工序和方法不對,導致地質(zhì)病害的加劇,甚至誘發(fā)地質(zhì)病害。對工程地質(zhì)特點認識不足,不能夠及時預測和反饋地質(zhì)病害,只能被動地等待地質(zhì)病害的發(fā)生。運營階段的地質(zhì)工作目前還基本上是空白,無法保證山區(qū)高速公路的安全順暢。
　　3山區(qū)高速公路建設地質(zhì)工作遵循的原則
　　正確認識地質(zhì)工作的重要性和特殊性,明確地質(zhì)條件是客觀存在的,山區(qū)高速公路在自然地質(zhì)環(huán)境中穿行,并對地質(zhì)環(huán)境進行改造,應該認識地質(zhì)規(guī)律,尊重地質(zhì)規(guī)律,在設計中充分考慮地質(zhì)因素,遵循地質(zhì)原則,從源頭上盡量減少山區(qū)高速公路對自然環(huán)境的破壞,并且為施工和運營提供良好的條件。
　　3.1工可階段——貫徹地質(zhì)選線的原則
　　山區(qū)公路的選線,在兼顧地形選線的同時,更應重視地質(zhì)選線,地質(zhì)選線主要受到地形和不良地質(zhì)現(xiàn)象的制約,主要的不良地質(zhì)現(xiàn)象有滑坡、泥石流、巖崩、巖溶、巖堆(坡積層)、軟弱土、膨脹土、濕陷性黃土、凍土、水害、采空區(qū)以及強震區(qū)(高地應力)等。
　　3.2初步設計階段——突出重大地質(zhì)病害
　　對路線方案的制約的原則
　　確定路線方案前應對沿線地質(zhì)構造帶、斷層、巖石的層理情況、地質(zhì)病害的分布及范圍等,通過對遙感地質(zhì)判釋資料以及不同勘測階段的勘探、調(diào)查資料的分析,研究路線通過方案并不斷優(yōu)化。對地質(zhì)較為復雜地段還應注意在設線后誘發(fā)并加劇地質(zhì)病害的可能性,謹慎的確定路線的線位和采取的工程措施。地質(zhì)技術人員應配合路線設計工程師作好地質(zhì)咨詢工作,可以沿初步擬定的路線線位,進行全線踏勘,對重點工點進行地質(zhì)調(diào)查,得出初擬線位沿線的基本工程地質(zhì)情況,評估路線方案的可行性,發(fā)現(xiàn)重大不良地質(zhì)地段或預測工后會出現(xiàn)難以治理的地質(zhì)病害的路段要及時反饋信息,以便盡快調(diào)整路線線位�；�本確定路線方案后,及時委托有資質(zhì)的單位進行建設用地地質(zhì)災害危險性評估工作,并進行大比例尺(1:1萬)的地質(zhì)遙感解譯及地質(zhì)災害調(diào)查和工程地質(zhì)調(diào)繪工作,編制1:1萬工程地質(zhì)圖和路線區(qū)域地質(zhì)病害現(xiàn)狀圖。圖件的重點是地質(zhì)災害和重要工點的工程地質(zhì)條件,要有針對性,要突出重點,不可以拿1:5萬地質(zhì)圖放大�，F(xiàn)在委托地質(zhì)部門做的圖件,有些不能稱為工程地質(zhì)圖,只能稱為基本地質(zhì)圖(工程地質(zhì)分區(qū)太籠統(tǒng)、工程地質(zhì)條件的論述太簡略)。地質(zhì)災害評估工作不能夠代替1:1萬工程地質(zhì)圖的編制,但二者可結合進行,以節(jié)約時間和經(jīng)費。
　　很多地質(zhì)災害(滑坡、泥石流等)由于植被覆蓋、后期人工改造以及觀察角度和范圍有限等原因,在現(xiàn)場難以判斷。通過遙感資料(如航片)可以從宏觀上觀察全貌,合理的解譯,有利于對此類不良地質(zhì)體的正確認識。
　　當工作中發(fā)現(xiàn)仍有重大的地質(zhì)病害存在或有潛在的重大地質(zhì)病害時,必須及時調(diào)整線位。對于重大的地質(zhì)病害應盡量繞避,實在無法繞避的要考慮工程措施的可能性與可靠性,盡量在路線的平縱面優(yōu)化上下功夫(采用分離式路基、用橋隧構造物通過、從滑坡體上部通過、半路半橋等),避免高填深挖,以減少對地質(zhì)環(huán)境的破壞,提高工程措施的可靠性和安全度。
　　對地質(zhì)病害應以防為主,以治為輔,能避當避,即使增加工程造價也是值得的。必要時應增加技術設計階段,對重大地質(zhì)病害路段進行深入勘察,確定路線最終方案的可行性。
　　3.3施工圖設計階段——詳查工點地質(zhì)條
　　件和綜合設計原則
　　通過初步設計階段的各種地質(zhì)工作,已經(jīng)基本查明路沿線的地質(zhì)條件,但是工作深度和廣度還不夠。本階段應詳查工點地質(zhì)(橋位、隧道、深路塹、高填路堤、陡坡路堤、支擋構造物),進行重要工點1:2000地質(zhì)測繪。采用調(diào)查、測繪、槽探、坑探、鉆探、物探等綜合勘察手段。查明場地巖土體組成、性質(zhì)、分布以及風化層、不良地質(zhì)、特殊性巖土等工程地質(zhì)條件在路線縱橫方向的變化。以前對于橋位和隧道等構造物工點地質(zhì)勘察較為重視,但是對于深路塹和陡路堤、斜坡路堤、支擋構造物等路基方面的工點也必須加強勘察,特別是高邊坡和不良地質(zhì)體的勘察和預測。另外對于筑路材料料場和棄土場的勘察一定要重視,以前山區(qū)公路曾出現(xiàn)過取土、棄土場所不合理,亂挖亂棄,破壞環(huán)境,導致水土流失的事例。除了詳細的地質(zhì)勘察工作之外,還要貫徹綜合設計原則,在路線設計的各個階段,對工程地質(zhì)條件要有充分的了解,保證路線方案的科學性。對地質(zhì)資料要充分利用,橋位、隧道、路線各有一套地質(zhì)資料,但彼此經(jīng)常脫節(jié)。比如當橋隧相連時,隧道勘察發(fā)現(xiàn)有不良地質(zhì)現(xiàn)象,橋梁設計人員卻不知道,還把橋臺置于其上。因此加強各專業(yè)之間的交流溝通,互相學習。從事路線、隧道、橋梁設計的人員要盡量多地掌握一些基本的地質(zhì)知識,以有利于對地質(zhì)資料的合理使用。
　　3.4施工階段——遵循信息化施工、補充
　　勘察、動態(tài)設計原則
　　由于地質(zhì)條件的復雜性和勘察周期的制約,有些復雜場地(巖溶、破碎帶、巖性縱橫向差異大的地區(qū))或地形困難場地(陡坡、魚塘等)在設計階段難以布置充分的勘察工作量,無法查清場地詳細工程地質(zhì)條件。在施工期間,可以進行補充勘察,如對巖溶發(fā)育區(qū)或巖性差異大的場地逐樁鉆探,對原進場困難場地通過施工便道進場鉆探。施工中發(fā)現(xiàn)新的地質(zhì)問題也要補充勘察。應該把施工期間的勘察工作視作設計期間勘察工作的重要補充。
　　另外本階段應遵循信息化施工(施工中監(jiān)測)、動態(tài)設計的原則。隧道的超前預報、邊坡的動態(tài)監(jiān)測都是施工階段必須要進行的工作。施工單位一定要配備過硬的地質(zhì)技術人員,及時發(fā)現(xiàn)問題,不要等到地質(zhì)病害已經(jīng)發(fā)生才去治理,要有前瞻性、預見性,發(fā)現(xiàn)邊坡、隧道等有失穩(wěn)的趨勢之后要立即反饋業(yè)主和設計單位,并及時采取合適的加固措施,避免邊坡、隧洞大面積失穩(wěn)。應該認識到,設計階段的勘察工作對地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)規(guī)律的認識往往是不全面的,甚至是錯誤的,據(jù)此進行的設計只能稱為預設計。在邊坡或隧道斷面開挖以后,很多問題才會發(fā)現(xiàn),此時應有巖土工程技術人員在現(xiàn)場,對照原有的勘察設計方案,發(fā)現(xiàn)新的問題之后通過合理工序及時調(diào)整設計方案。等到問題已經(jīng)發(fā)生才去采取措施,既多花了錢,又耽誤了工期。目前,施工單位的巖土工程技術人員也是極為缺乏的,有時由于不合理的施工方法導致或加劇了地質(zhì)病害的發(fā)生和發(fā)展(如在破碎巖體上放大炮、自下而上開挖邊坡等)施工期間的巖土工程監(jiān)理工作目前還較為薄弱的,有豐富理論知識和實踐經(jīng)驗的巖土監(jiān)理工程師極為缺乏,使施工期間的地質(zhì)病害預防工作遠遠達不到要求。
　　3.5運營階段--加強敏感點監(jiān)測的原則
　　山區(qū)高速公路運營期間也要高度重視地質(zhì)工作。因為有些地質(zhì)災害的發(fā)生是一個長期的過程,應力釋放或邊坡的蠕變有些需要長達幾年乃至十幾年的時間,一次性治理有時并不能保證長治久安。因此對于一些在施工中出現(xiàn)病害的路段或重要工點要建立數(shù)據(jù)庫,進行變形、位移和地下水的動態(tài)監(jiān)測,定期巡查,建立防災和預警系統(tǒng),在雨季或洪水季節(jié)要加強對敏感點的監(jiān)測。通過長期觀測記錄,還可以更深入的認識地質(zhì)規(guī)律,分析地質(zhì)病害的發(fā)生發(fā)展機理,預測發(fā)展趨勢,發(fā)現(xiàn)有不利的趨勢要及時采取措施。
　　4展望
　　技術進步是山區(qū)高速公路成功修筑的重要保證。現(xiàn)在采用三維數(shù)模,可以很快的得出路線平縱面模型,任意切割縱橫斷面,發(fā)現(xiàn)問題之后可以很快的調(diào)整線位并重新進行分析,大大提高了工作效率。相信隨著3S技術的發(fā)展,今后三維數(shù)模會和三維地學模型、巖土工程專家分析系統(tǒng)結合起來,對于重要工點通過現(xiàn)場地質(zhì)工作,建立地質(zhì)－力學模型,通過專家分析系統(tǒng),可以任意模擬邊坡開挖后的形狀及物理力學狀態(tài)的變化,迅速分析其穩(wěn)定性,進行針對性的設計。甚至還可以對邊坡等地質(zhì)病害通過互聯(lián)網(wǎng)進行遠程會診,聚集各方面力量以解決問題。
　　5結語
　　地質(zhì)環(huán)境保護和地質(zhì)災害防治是山區(qū)高速公路建設成敗的關鍵,為此必須重視地質(zhì)工作。
　　業(yè)主要認識到,前期的地質(zhì)工作一定要認真細致,勘察設計階段多花些錢和時間,盡量詳細地查明地質(zhì)條件,避免地質(zhì)隱患,對于施工來說會節(jié)約大量的投資和工期。
　　設計階段的地質(zhì)勘察工作必須加強,要達到必要的深度。
　　施工單位要加強地質(zhì)技術力量,業(yè)主單位也要增加地質(zhì)技術人員,巖土工程監(jiān)理工作要加強。
　　運營階段的巖土工程監(jiān)測工作必須重視。
　　單純依靠前期地質(zhì)工作對地質(zhì)客觀規(guī)律和地質(zhì)環(huán)境的認識是不夠的,在設計施工運營的全過程中要不斷的加強地質(zhì)工作。
　　由于地質(zhì)條件的復雜性,雖然進行了前期地質(zhì)勘察工作,在施工和運營中出現(xiàn)
　　地質(zhì)病害也是正常的。設計階段深入細致的地質(zhì)工作可以確保施工時不出現(xiàn)大的地質(zhì)病害,施工階段的細致的地質(zhì)工作可以確保運營期間不出現(xiàn)大的地質(zhì)病害。
　　公路勘察設計、施工、建設及運營管理單位一般巖土工程技術力量相對薄弱,應加強人才培養(yǎng),適應山區(qū)高等級公路建設的需要。
　　山區(qū)高速公路的修建對工可、勘察、設計、施工、監(jiān)理、管理等各個環(huán)節(jié)和部門都提出了更高的要求,公路建設者要加強學習,真正重視問題的嚴重性�？梢哉f,山區(qū)高速公路的修建,巖土工程是關鍵,地質(zhì)病害是控制性因素。