關(guān)鍵詞：山區高速公路 勘察 設計 施工 運營(yíng) 工程地質(zhì)條件 地質(zhì)病害

　　1、概述

　　由于國民經(jīng)濟的發(fā)展和路網(wǎng)完善的需求，高速公路逐步進(jìn)入山區。高速公路由于其線(xiàn)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(zhù)環(huán)境保護理念的日益深入人心，對于山區高速公路的勘察設計、施工運營(yíng)等方面的環(huán)保要求也越來(lái)越高。山區公路環(huán)境載體主要是自然環(huán)境，也是地質(zhì)環(huán)境。山區一般地形地質(zhì)條件復雜，地質(zhì)環(huán)境脆弱，地質(zhì)災害多發(fā)，高速公路的建設不可避免的要切坡、填溝、打洞（隧道），對地質(zhì)環(huán)境造成嚴重破壞，處理不好還會(huì )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(yíng)階段帶來(lái)嚴重的安全隱患。因此山區高速公路的環(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(yíng)的全過(guò)程。對地質(zhì)現象和規律的認識（巖土工程勘察工作）是由面到線(xiàn)、由線(xiàn)到點(diǎn)、由表及里、由粗到細、由宏觀(guān)到微觀(guān)，逐步深入的，根據不同階段應采取不同的方法和手段。

　　2、勘察設計階段

　　地質(zhì)條件是客觀(guān)存在的，山區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(jìn)行改造，應該認識地質(zhì)規律，尊重地質(zhì)規律，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高速公路對自然環(huán)境的破壞，并且為施工和運營(yíng)提供良好的條件。

　　2.1工可階段——貫徹地質(zhì)選線(xiàn)的原則山區公路地質(zhì)選線(xiàn)主要受到地形和不良地質(zhì)現象的制約，主要的不良地質(zhì)現象有滑坡、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、采空區以及強震區（高地應力）等。本階段應盡可能詳細地收集區域構造地質(zhì)、巖石地層、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地震地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等方面的資料，利用遙感資料（衛片和航片），編制中比例尺（1：5萬(wàn)或1：10萬(wàn)）工程地質(zhì)圖和地質(zhì)災害（不良地質(zhì)現象）分布圖，圖上標注大的地質(zhì)構造（主要是斷層）、重大的地質(zhì)病害體，分析區域性的地質(zhì)災害發(fā)生條件，進(jìn)行初步的地質(zhì)災害評估，配合路線(xiàn)方案設計，進(jìn)行必要的現場(chǎng)踏勘和重點(diǎn)路段的調查，反復對比，優(yōu)選出工程地質(zhì)條件最好、地質(zhì)災害最少、工程建設對地質(zhì)環(huán)境的不利影響最小的路線(xiàn)走廊帶，真正貫徹地質(zhì)選線(xiàn)的原則。對于滑坡、崩塌、巖堆、泥石流、巖溶、軟土、泥沼等嚴重不良地質(zhì)地段和沙漠、多年凍土等特殊地區，一般情況下路線(xiàn)應設法繞避。

　　2.2初設階段——突出重大地質(zhì)病害對路線(xiàn)方案的制約確定路線(xiàn)方案前應對沿線(xiàn)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(guò)對遙感地質(zhì)判釋資料以及不同勘測階段的勘探、調查資料的分析，研究路線(xiàn)通過(guò)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(xiàn)后誘發(fā)并加劇地質(zhì)病害的可能性，謹慎的確定路線(xiàn)的線(xiàn)位和采取的工程措施。地質(zhì)技術(shù)人員應配合路線(xiàn)設計師作好地質(zhì)咨詢(xún)工作，可以沿初步擬定的路線(xiàn)線(xiàn)位，進(jìn)行全線(xiàn)踏勘，對重點(diǎn)工點(diǎn)進(jìn)行地質(zhì)調查，得出初擬線(xiàn)位沿線(xiàn)的基本工程地質(zhì)情況，評估路線(xiàn)方案的可行性，發(fā)現重大不良地質(zhì)地段或預測工后會(huì )出現難以治理的地質(zhì)病害的路段要及時(shí)反饋信息，以便盡快調整路線(xiàn)線(xiàn)位�；�本確定路線(xiàn)方案后，及時(shí)委托有資質(zhì)的單位進(jìn)行建設用地地質(zhì)災害危險性評估工作，并進(jìn)行大比例尺（1：1萬(wàn)）的地質(zhì)遙感解譯及地質(zhì)災害調查和工程地質(zhì)調繪工作，編制1：1萬(wàn)工程地質(zhì)圖和路線(xiàn)區域地質(zhì)病害現狀圖。圖件的重點(diǎn)是地質(zhì)災害和重要工點(diǎn)的工程地質(zhì)條件，要有針對性，要突出重點(diǎn)，不可以拿1：5萬(wàn)地質(zhì)圖放大�，F在委托地質(zhì)部門(mén)做的圖件，有些不能稱(chēng)為工程地質(zhì)圖，只能稱(chēng)為基本地質(zhì)圖（工程地質(zhì)分區太籠統、工程地質(zhì)條件的論述太簡(jiǎn)略）。地質(zhì)災害評估工作不能夠代替1：1萬(wàn)工程地質(zhì)圖的編制，但二者可結合進(jìn)行，以節約時(shí)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(guān)察角度和范圍有限等原因，在現場(chǎng)難以判斷。通過(guò)遙感資料（如航片）可以從宏觀(guān)上觀(guān)察全貌，合理的解譯，有利于對此類(lèi)不良地質(zhì)體的正確認識。

　　當工作中發(fā)現仍有重大的地質(zhì)病害存在或有潛在的重大地質(zhì)病害時(shí)，必須及時(shí)調整線(xiàn)位。對于重大的地質(zhì)病害應盡量繞避，實(shí)在無(wú)法繞避的要考慮工程措施的可能性與可靠性，盡量在路線(xiàn)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(guò)、從滑坡體上部通過(guò)、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(jià)也是值得的。

　　以安徽省徽杭高速公路為例，該路全長(cháng)約80km，有四分之三路段位于山區，由于勘測時(shí)間較早，對山區高速公路特點(diǎn)認識不足，以投資為主要控制因素，其中有一半左右的路段基本沿區域性的三陽(yáng)斷裂帶布設。受構造影響，巖體風(fēng)化破碎嚴重，并且沿線(xiàn)分布有雄村滑坡、朱村滑坡等規模較大的不良地質(zhì)體。施工開(kāi)挖后，出現大量的不穩定邊坡，甚至誘發(fā)了部分滑坡。對于部分地質(zhì)病害路段及時(shí)調整線(xiàn)位，進(jìn)行了避讓?zhuān)�而更多的病害段只能采取治理措施，結果造價(jià)大幅攀升，嚴重影響了工期，并且治理效果也難以預測。

　　必要時(shí)應增加技術(shù)設計階段，對重大地質(zhì)病害路段進(jìn)行深入勘察，確定路線(xiàn)可行性。

　　2.3施工圖設計階段——詳查工點(diǎn)地質(zhì)條件通過(guò)初步設計階段的各種地質(zhì)工作，已經(jīng)基本查明路沿線(xiàn)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(diǎn)地質(zhì)（橋位、隧道、深路塹、高填路堤、陡坡路堤、支擋構造物），進(jìn)行重要工點(diǎn)1：2000地質(zhì)測繪。采用調查、測繪、槽探、坑探、鉆探、物探等綜合勘察手段。查明場(chǎng)地巖土體組成、性質(zhì)、分布以及風(fēng)化層、不良地質(zhì)、特殊性巖土等工程地質(zhì)條件在路線(xiàn)縱橫方向的變化。以前對于橋位和隧道等構造物工點(diǎn)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(diǎn)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(chǎng)和棄土場(chǎng)的勘察一定要重視，以前山區公路曾出現過(guò)取土、棄土場(chǎng)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(xiàn)設計的各個(gè)階段，對工程地質(zhì)條件要有充分的了解，保證路線(xiàn)方案的科學(xué)性。對地質(zhì)資料要充分利用，橋位、隧道、路線(xiàn)各有一套地質(zhì)資料，但彼此經(jīng)常脫節。比如當橋隧相連時(shí)，隧道勘察發(fā)現有不良地質(zhì)現象，橋梁設計人員卻不知道，還把橋臺置于其上。因此加強各專(zhuān)業(yè)之間的交流溝通，互相學(xué)習。從事路線(xiàn)、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、施工階段——遵循信息化施工、補充勘察、動(dòng)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(chǎng)地（巖溶、破碎帶、巖性縱橫向差異大的地區）或地形困難場(chǎng)地（陡坡、魚(yú)塘等）在設計階段難以布置充分的勘察工作量，無(wú)法查清場(chǎng)地詳細工程地質(zhì)條件。在施工期間，可以進(jìn)行補充勘察，如對巖溶發(fā)育區或巖性差異大的場(chǎng)地逐樁鉆探，對原進(jìn)場(chǎng)困難場(chǎng)地通過(guò)施工便道進(jìn)場(chǎng)鉆探。施工中發(fā)現新的地質(zhì)問(wèn)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（施工中監測）、動(dòng)態(tài)設計的原則。隧道的超前預報、邊坡的動(dòng)態(tài)監測都是施工階段必須要進(jìn)行的工作。施工單位一定要配備過(guò)硬的地質(zhì)技術(shù)人員，及時(shí)發(fā)現問(wèn)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(jiàn)性，發(fā)現邊坡、隧道等有失穩的趨勢之后要立即反饋業(yè)主和設計單位，并及時(shí)采取合適的加固措施，避免邊坡、隧洞大面積失穩。應該認識到，設計階段的勘察工作對地質(zhì)現象和地質(zhì)規律的認識往往是不全面的，甚至是錯誤的，據此進(jìn)行的設計只能稱(chēng)為預設計。在邊坡或隧道斷面開(kāi)挖以后，很多問(wèn)題才會(huì )發(fā)現，此時(shí)應有巖土工程技術(shù)人員在現場(chǎng)，對照原有的勘察設計方案，發(fā)現新的問(wèn)題之后通過(guò)合理工序及時(shí)調整設計方案。等到問(wèn)題已經(jīng)發(fā)生才去采取措施，既多花了錢(qián)，又耽誤了工期。

　　目前施工單位的巖土工程技術(shù)人員也是極為缺乏的，有時(shí)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(kāi)挖邊坡等）施工期間的巖土工程監理工作目前還較為薄弱的，有豐富理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗的巖土監理工程師極為缺乏，使施工期間的地質(zhì)病害預防工作遠遠達不到要求。

　　4、運營(yíng)階段——加強敏感點(diǎn)監測

　　山區高速公路運營(yíng)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(gè)長(cháng)期的過(guò)程，應力釋放或邊坡的蠕變有些需要長(cháng)達幾年乃至十幾年的時(shí)間，一次性治理有時(shí)并不能保證長(cháng)治久安。因此對于一些在施工中出現病害的路段或重要工點(diǎn)要建立數據庫，進(jìn)行變形、位移和地下水的動(dòng)態(tài)監測，定期巡查，建立防災和預警系統，在雨季或洪水季節要加強對敏感點(diǎn)的監測。通過(guò)長(cháng)期觀(guān)測記錄，還可以更深入的認識地質(zhì)規律，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)現有不利的趨勢要及時(shí)采取措施。

　　5、山區公路建設地質(zhì)工作中存在的問(wèn)題

　　5.1前期階段工可階段對地質(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(xiàn)的原則，導致選定的路線(xiàn)走廊帶中地質(zhì)病害多，處理難度大，給后期工作帶來(lái)極大難度。

　　初步設計階段，由于路線(xiàn)方案調整較大，而工期緊張，因此很多勘察工作量作廢，路線(xiàn)地質(zhì)精度不夠，部分工點(diǎn)缺少地質(zhì)資料，給設計工作帶來(lái)隱患，也使得施工圖設計階段路線(xiàn)方案有時(shí)發(fā)生較大調整。

　　施工圖設計階段不做或漏做重要工點(diǎn)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(diǎn)的勘察深度不夠；對于路線(xiàn)地質(zhì)調查深度不夠，導致一些地質(zhì)敏感點(diǎn)遺漏，在施工中出現地質(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。

　　目前的山區公路工程勘察還存在許多有待改進(jìn)的地方。由于現在很多項目的勘察設計工期都非常緊張，如何在很短的時(shí)間內達到盡可能高的勘察精度，的確是一個(gè)難題。為搶時(shí)間，現在地質(zhì)勘察工作很大一部分外委出去，全線(xiàn)人員設備上了很多，但在施工中仍會(huì )暴露出很多地質(zhì)問(wèn)題。這一方面是由于地質(zhì)現象的隱蔽性和地質(zhì)科學(xué)的復雜性，難以全面深入地認識地質(zhì)現象，另一方面也是由于從事巖土工程的技術(shù)人員本身能力有限所致。巖土工程在一定程度上屬于經(jīng)驗學(xué)科，技術(shù)人員的經(jīng)驗非常重要。外委的勘察單位一定要過(guò)硬，對于其提供的地質(zhì)資料要進(jìn)行審核，去偽存真，對于不能夠滿(mǎn)足規范和設計要求的堅決返工。在其外業(yè)和內業(yè)階段要進(jìn)行監督，多溝通。外行業(yè)的地勘隊伍往往對公路工程的特點(diǎn)及公路勘察規范了解不夠，不能夠有針對性的進(jìn)行勘察，資料經(jīng)常不能滿(mǎn)足設計要求。另外由于工期緊，技術(shù)準備不足，勘察手段不合理，經(jīng)常導致勘察深度不足，如隧道勘探未采用雙管單動(dòng)鉆進(jìn)，無(wú)法判斷RQD，鉆探工藝和技術(shù)不過(guò)硬，巖石取心率低，鉆孔水文地質(zhì)試驗數據不足，對邊坡勘察無(wú)法判斷滑動(dòng)面，無(wú)法取得可信的各種力學(xué)參數，物探手段與其他勘探手段的互相校核精度不夠等，甚至有個(gè)別單位編造資料應付設計。所以不僅要看投入了？

　　5.3運營(yíng)階段地質(zhì)工作目前還基本上是空白，無(wú)法保證山區高速公路的安全順暢。

　　6、正確認識地質(zhì)工作的重要性和特殊性

　　由于巖土體的組成物質(zhì)差異，更重要的是在巖土體內部分布有大量的不連續界面，把完整的巖土體分割成許多塊體，總體為非均質(zhì)體，在應力的傳遞上非常復雜，因此巖土工程屬于非線(xiàn)性科學(xué)�，F有的巖石力學(xué)、土力學(xué)、巖體力學(xué)等均難以準確的描述巖土體實(shí)際的力學(xué)本構關(guān)系。地質(zhì)災害的發(fā)生除了其本身的因素外，還受到許多外界的因素影響，十分復雜。因此，對于巖土工程的分析計算只能是半定量的，在很大程度上受分析者經(jīng)驗的制約。對于已經(jīng)存在的滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)病害，其周界相對清楚，各種勘察設計技術(shù)規范較完備，認識起來(lái)相對容易。最難的是對于現狀穩定的高邊坡，預測其人工開(kāi)挖后的穩定性。對于其地質(zhì)構造的分析，地質(zhì)－力學(xué)模型的建立，穩定計算分析都十分困難�？辈焐疃入y以保證，穩定性計算方法不夠科學(xué)，邊坡設計時(shí)也有其不合理之處，如一般都只給出最終的邊坡坡率和邊界，各種邊坡加固設計也是針對最終邊坡的，各種分析計算也是以最終邊坡為約束條件的。這樣即使地質(zhì)條件清楚，分析計算合理，設計穩妥，施工嚴格遵循規范和設計要求，也往往會(huì )出現難以預料的地質(zhì)病害。其中一個(gè)重要原因是未對開(kāi)挖過(guò)程中的各種邊坡條件進(jìn)行分析計算，雖然按最終邊坡條件計算是穩定的，但不能夠保證任意開(kāi)挖條件下邊坡都是穩定的。因此對于從事邊坡設計的巖土工程師而言，應該對于邊坡開(kāi)挖過(guò)程中的多種控制性斷面穩定性進(jìn)行計算，提供合理的開(kāi)挖步驟和各種穩定的開(kāi)挖斷面，并對不穩定的中間邊坡提出臨時(shí)性的工程加固措施，以保證邊坡的穩定開(kāi)挖。

　　7、展望

　　技術(shù)進(jìn)步是山區高速公路成功修筑的重要保證�，F在采用三維數模，可以很快的得出路線(xiàn)平縱面模型，任意切割縱橫斷面，發(fā)現問(wèn)題之后可以很快的調整線(xiàn)位并重新進(jìn)行分析，大大提高了工作效率。相信隨著(zhù)3S技術(shù)的發(fā)展，今后三維數模會(huì )和三維地學(xué)模型、巖土工程專(zhuān)家分析系統結合起來(lái)，對于重要工點(diǎn)通過(guò)現場(chǎng)地質(zhì)工作，建立地質(zhì)－力學(xué)模型，通過(guò)專(zhuān)家分析系統，可以任意模擬邊坡開(kāi)挖后的形狀及物理力學(xué)狀態(tài)的變化，迅速分析其穩定性，進(jìn)行針對性的設計。甚至還可以對邊坡等地質(zhì)病害通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠程會(huì )診，聚集各方面力量以解決問(wèn)題。

　　8、結語(yǔ)

　　地質(zhì)環(huán)境保護和地質(zhì)災害防治是山區高速公路建設成敗的關(guān)鍵，為此必須重視地質(zhì)工作。

　�。�1）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(qián)和時(shí)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(lái)說(shuō)會(huì )節約大量的投資和工期。

　�。�2）設計階段的地質(zhì)勘察工作必須加強，要達到必要的深度。

　�。�3）施工單位要加強地質(zhì)技術(shù)力量，業(yè)主單位也要增加地質(zhì)技術(shù)人員，巖土工程監理工作要加強。

　�。�4）運營(yíng)階段的巖土工程監測工作必須重視。

　�。�5）單純依靠前期地質(zhì)工作對地質(zhì)客觀(guān)規律和地質(zhì)環(huán)境的認識是不夠的，在設計施工運營(yíng)的全過(guò)程中要不斷的加強地質(zhì)工作。

　�。�6）由于地質(zhì)條件的復雜性，雖然進(jìn)行了前期地質(zhì)勘察工作，在施工和運營(yíng)中出現地質(zhì)病害也是正常的。

　�。�7）設計階段深入細致的地質(zhì)工作可以確保施工時(shí)不出現大的地質(zhì)病害，施工階段的細致的地質(zhì)工作可以確保運營(yíng)期間不出現大的地質(zhì)病害。

　�。�8）公路勘察設計、施工、建設及運營(yíng)管理單位一般巖土工程技術(shù)力量相對薄弱，應加強人才培養，適應山區高等級公路建設的需要。

　　山區高速公路的修建對勘察、設計、施工、監理、管理等各個(gè)環(huán)節和部門(mén)都提出了更高的要求，大家要加強學(xué)習，真正重視問(wèn)題的嚴重性�？梢哉f(shuō)，山區高速公路的修建，巖土工程是關(guān)鍵，地質(zhì)病害是控制性因素。