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引言

公路工程的建設(shè)需要跨越自然地質(zhì)條件不同的區(qū)域，若公路經(jīng)過山區(qū)或者河流區(qū)域時(shí)，需要開挖山嶺隧道或河底隧道。隧道的開挖技術(shù)與該地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境具有密切聯(lián)系，為保障隧道工程的安全性，應(yīng)對(duì)需要開挖隧道的地區(qū)進(jìn)行科學(xué)的地質(zhì)勘探，為公路工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及施工提供必要的依據(jù)和指導(dǎo)。

一、公路工程隧道地質(zhì)勘探

(一)隧道工程地質(zhì)勘探必要性

地質(zhì)勘探是通過鉆探、電探、震探等一系列方法對(duì)構(gòu)成地質(zhì)條件的各個(gè)要素進(jìn)行測(cè)試的一種技術(shù)，為煤田開采、石油開采、地下工程的建設(shè)等各項(xiàng)工作提供必要的技術(shù)參數(shù)。隧道是在天然地層中修建的建筑物，隧道工程建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如位置選擇、工程設(shè)計(jì)、施工技術(shù)等均與地質(zhì)條件有緊密關(guān)系。以山嶺隧道為例，修建山嶺隧道時(shí)應(yīng)對(duì)巖層地質(zhì)構(gòu)造、產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育、風(fēng)化程度、地層含水量、地層溫度、有害氣體等各個(gè)要素進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)，以決定隧道的深度、施工工藝及施工技術(shù)。對(duì)重點(diǎn)隧道工程，除常規(guī)的地質(zhì)勘測(cè)外，還應(yīng)進(jìn)行區(qū)域性的工程地質(zhì)調(diào)查、測(cè)繪及試驗(yàn);若地下水對(duì)隧道具有重大影響時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)，計(jì)算隧道涌水量。隧道工程地質(zhì)勘探工作主要關(guān)注的內(nèi)容為隧道圍巖的穩(wěn)定性、地下水對(duì)隧道的影響、地層溫度的影響、有害氣體的組份、隧道位置及洞口位置的確定等。

(二)隧道工程地質(zhì)勘探的主要內(nèi)容

1．可行性研究階段的勘探

隧道工程的可行性勘探主要目的是了解項(xiàng)目所在地的地質(zhì)特征、各工程方案的地質(zhì)條件及其控制工程方案需要的主要地質(zhì)參數(shù)，為工程的路線設(shè)計(jì)、橋位設(shè)計(jì)、方案的選擇、編制可行性研究報(bào)告提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。這一階段的探測(cè)工作主要是踏勘，對(duì)多個(gè)可能方案沿路線進(jìn)行實(shí)地調(diào)差，對(duì)重要工點(diǎn)進(jìn)行必要的勘探，大致探明地質(zhì)情況即可。一般需要進(jìn)行勘探的工點(diǎn)有大橋、隧道、不良地段等。

2．初步勘探階段

初勘階段一般以物探為主，物探的測(cè)區(qū)一般在測(cè)繪范圍以內(nèi)，當(dāng)對(duì)物探解釋有重要的對(duì)比價(jià)值或參考價(jià)值時(shí)，可進(jìn)行勘測(cè)追蹤，擴(kuò)大測(cè)繪范圍。在測(cè)量范圍內(nèi)，應(yīng)按照物探方法，結(jié)合地形條件，對(duì)測(cè)線的方向、間距、測(cè)點(diǎn)的疏密、激發(fā)點(diǎn)與接收點(diǎn)的距離及布置形式進(jìn)行設(shè)定。物探方法較多，對(duì)隧道工程進(jìn)行物探時(shí)，可根據(jù)隧道深埋和下伏巖體特性，選擇合適的物探方法。電火花法、聲脈沖轟震器、旁側(cè)掃描聲納可用于水下隧道地質(zhì)勘探;高分辨率反射法可用于深埋隧道的勘探;磁力、重力測(cè)量法則適用于礦體、煤層、采空區(qū)、溶洞、斷裂等特殊構(gòu)造的勘探。分離式隧道一般沿隧道軸線縱向布置2－3條物探測(cè)線，兩洞口橫向測(cè)線可布置2條，根據(jù)隧道長(zhǎng)度、地質(zhì)條件確定測(cè)線長(zhǎng)度和測(cè)點(diǎn)間距;整體式隧道可適當(dāng)增加縱向和橫向測(cè)線。地質(zhì)體或構(gòu)造類型不同時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)2－3條物探測(cè)線穿過，每條測(cè)線的測(cè)點(diǎn)應(yīng)在3各以上，若地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，可酌情增加測(cè)點(diǎn)數(shù)目。

3．詳細(xì)勘探階段

詳細(xì)勘探主要是進(jìn)一步探測(cè)初步勘探階段未查明的地質(zhì)問題，為后續(xù)工程的設(shè)計(jì)及施工提供必要的補(bǔ)充和校核，這一階段探測(cè)技術(shù)仍以物探為主，具體選擇方法可根據(jù)隧道所在地區(qū)的地形、地質(zhì)條件決定。對(duì)山區(qū)巖質(zhì)隧道進(jìn)行探測(cè)時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行地震勘探。進(jìn)行地震勘探時(shí)，可沿隧道軸線布置一條以上的地震測(cè)線，以10－20m為間距設(shè)置測(cè)試點(diǎn);若在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造，可將測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)布置密度增加;兩洞口布置橫測(cè)線，測(cè)點(diǎn)距離設(shè)置為5m;若在洞口或洞身發(fā)現(xiàn)溶洞或其他構(gòu)造破碎帶，可根據(jù)具體情況適當(dāng)增加橫測(cè)線或測(cè)試點(diǎn)。公路為上下行時(shí)，對(duì)于地質(zhì)條件簡(jiǎn)單、巖性單一、無地質(zhì)構(gòu)造的短小隧道可作為一條隧道，組織勘探工作外，其余均應(yīng)作為兩條隧道進(jìn)行單獨(dú)勘探。勘探方法如下:用聲波法對(duì)巖體的彈性縱波波速和橫向波速進(jìn)行同時(shí)測(cè)定，用于計(jì)算巖體的彈性特征值;測(cè)試巖石試件的彈性波速，以計(jì)算巖體的完整性，從而判定圍巖的破碎程度;在進(jìn)行地震勘探時(shí)，若發(fā)現(xiàn)明顯的地質(zhì)構(gòu)造或溶洞時(shí)，可利用其他方法進(jìn)行再次勘探，以供驗(yàn)證;采用電探時(shí)，可沿隧道軸線設(shè)三條測(cè)試線，其中兩側(cè)的測(cè)試線與主測(cè)線的間隔距離為20m，測(cè)點(diǎn)間距為20m;洞口設(shè)置橫測(cè)線，間距為10－30m;對(duì)水下地質(zhì)進(jìn)行物探時(shí)，應(yīng)根據(jù)水域的水底地形、水體流蘇、水體深度等情況決定物探方法的選取，一般可采用多種方法進(jìn)行綜合探測(cè)，勘探主線至少為2條，橫測(cè)線可根據(jù)水流方向布設(shè)，至少為3天，測(cè)點(diǎn)間距應(yīng)小于陸上物探測(cè)點(diǎn)間距。

二、隧道工程地質(zhì)勘探測(cè)試項(xiàng)目

隧道工程地質(zhì)勘探測(cè)試項(xiàng)目主要包括地應(yīng)力、巖土力學(xué)、水文地質(zhì)、水質(zhì)分析以及其他綜合測(cè)試。地應(yīng)力測(cè)試方法多采用水力壓裂法，其他方法可作為輔助方法。巖體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)存在一定的差異性，可利用應(yīng)力試驗(yàn)，并結(jié)合巖體組份的分析及構(gòu)造分析，對(duì)巖體的主應(yīng)力方向進(jìn)行確定，巖土的力學(xué)試驗(yàn)常用測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)為《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》;隧道工程在建設(shè)過程中，需要大量的鉆探操作，地質(zhì)勘探孔的設(shè)定應(yīng)考慮水文地質(zhì)試驗(yàn)孔的設(shè)定情況，地質(zhì)勘探孔終孔可作為后期的水文地質(zhì)試驗(yàn)的觀測(cè)孔，若發(fā)現(xiàn)鉆探孔終孔含有大量地下水，應(yīng)考慮進(jìn)行專業(yè)的水文地質(zhì)勘探，以獲得水文地質(zhì)參數(shù)。對(duì)隧道內(nèi)的主要含水層取樣進(jìn)行水質(zhì)分析，看是否滿足生活、工程、消防用水的要求，一般測(cè)試樣品為1－3組。綜合測(cè)井是配合鉆孔，利用聲波測(cè)井和放射測(cè)井的方法，從多個(gè)方面獲得隧道圍巖工程所需的地質(zhì)、水文等各項(xiàng)參數(shù)。

三、總結(jié)語

公路隧道工程的施工需要科學(xué)的地質(zhì)勘探，這是為后期工程的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行提供的基礎(chǔ)保障。在實(shí)際的勘探過程中，應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)情況進(jìn)行勘探方法的選擇及變通，確?？碧綌?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及有效性。

作者：莫凡 汪凌 單位：江蘇省地質(zhì)工程勘察院北方分院