鐵路工程地質勘察的作業(yè)程序及地質選線

鐵路工程地質勘察的作業(yè)程序及地質選線
一、區(qū)域地質、工程地質勘察的作業(yè)程序
一般按勘察準備、地質調繪、勘探、測試、原始資料整理及圖件編制五個作業(yè)程序進行。
（一）勘察準備：包括以下內容
1接受生產任務，學習和掌握任務書的各項要求
2搜集研究既有地質資料及有關規(guī)范、細則；進行遙感資料判釋
3擬定勘察大綱，制定統(tǒng)一技術要求
4人員、機具、材料的配備
（二）地質調繪
1、現(xiàn)場踏勘，概略了解測區(qū)的工程地質條件及交通人文等情況
2、現(xiàn)場實測地層剖面，統(tǒng)一認識，確定標志層，為分組填圖打下基礎
3、地質調繪
1)調查、測繪的方法
一般應在遙感圖象判釋的基礎上，由面到點，點面結合，由宏觀到微觀，微觀推廣至宏觀的調查方法，沿導線、中線左右蛇行穿越；做好地質觀測點的選擇：包括地貌、構造、地層、地下水點、不良地質等做成觀測點卡片；觀測路線的記錄。地質觀測路線記錄是野外地質現(xiàn)象的綜合反映，是整理成果資料的主要依據(jù)，應按里程順序將看到的一切地質現(xiàn)象記錄下來，每天調查終了，或一個地質地貌單元調查結束，應作總結性的記錄描述
2)外業(yè)填圖
掌握地質的布置密度(包括地質觀測點、勘探點、原位測試點等，按地形地質的復雜程度，所填地質圖比例尺的大小，測繪的目的及要求確定，總的原則是對鐵路工程有較大影響的地質現(xiàn)象和地質界線都要有地質點為依據(jù)。一般地，比例尺≥1/2000，地質點間距不大于10cm，比例尺＜1/2000，地質點間距不大于5cm；工點縱橫斷面上的地質點間距10～20cm，結構面產狀間距200～300m)。填圖方法及精度要求：填圖方法一般根據(jù)地形地物用目測法進行，或以導線、中線為控制，用羅盤儀交會法進行，以及采用小型GPS，重要的地質點線用經(jīng)緯儀及GPS實測；觀測點位精度在地形圖上點繪的誤差為±2mm，高程誤差不超過1/2等高距等；觀測路線宜垂巖層走向、構造線、地貌變化顯著，沿河谷、地下水露頭多的地方；測繪點宜布置在地層界線，斷層線，褶皺軸線，巖漿巖與圍巖接觸帶，不整合帶，標志層，典型露頭和巖性，巖相變化帶，井、泉、巖溶水點，各種不良地質與特殊巖土處等。各種地質界線的變化點必須有地質點控制
3）各種地質點的調查重點
（1）地貌調查重點
 確定地貌形態(tài)，成因類型及各地貌單元界線和相互關系、查明地形、地貌與含水層的分布和地下水的埋藏、補給、徑流、排泄的關系，確定新構造運動特征、作用強度及其對地貌和區(qū)域水文地質條件的影響
   （2）地層調查重點
   測制地層控制剖面，確定標志層，確定地層的成因類型、時代、層序及接觸關系；測定地層的產狀、厚度及分布范圍；查明不同地層的巖性、透水性、富水性及變化規(guī)律
   （3）地質構造調查重點
①確定褶皺的成因類型、軸的位置、長度及延伸和傾伏方向，查明兩翼和核部地層的產狀、節(jié)理裂隙發(fā)育特征及富水地段位置
②確定斷層的類型、位置、產狀、規(guī)模、斷距、力學性質和活動性。查明斷層上下盤的節(jié)理裂隙發(fā)育程度，斷層帶充填物的性質和膠結情況，判定斷層帶的導水性、含水性和富水性地段的位置
③判定測區(qū)所屬的構造體系類型、規(guī)模、序次等級和交接關系，查明測區(qū)所在的構造部位及富水性
   （4）水文地質調查重點
   ①查明泉、井的出露條件、成因、補給來源、流量、水質、水溫、氣體成分、沉淀物、動態(tài)變化
   ②在地表水的代表性地段測定地表水的水位、流量、水質、水溫、含砂量、動態(tài)變化與地下水（含暗河和泉）的補給關系
   ③取代表性水樣（地表水、地下水）進行水質簡分析，確定其對砼的侵蝕性
   ④地下水的埋藏深度，與隧道標高的關系
  （5）不良地質調查重點
  ①巖溶
  a、各種巖溶形態(tài)，發(fā)育程度與地下水分布的關系，查明構造、巖性、地下水徑流和地表水文網(wǎng)等因素與巖溶發(fā)育的關系；選擇對隧道工程有影響的巖溶水點進行連通試驗，測定暗河或巖溶大泉的水位、流量、位置、規(guī)模
   b、斜坡變形（崩、滑）
   變形原因、規(guī)模與巖性、構造、風化層的關系，地下水的影響，對工程的危害等
   c、泥石流
   查明成因、規(guī)模、發(fā)展、趨勢，對工程的影響等
   d、煤層瓦斯
   查明煤系地層的分布、形態(tài)、性質、瓦斯風化帶的深度、巖層封、儲、蓋條件、瓦斯含量、壓力、涌出量、堅固系數(shù)、放散指數(shù)、瓦斯突出與爆炸的可能性等
   e、特殊巖土
   成因、形態(tài)、分布、性質、對工程的影響
3、勘探(含物探)
1)調查測繪是地質工作的基礎，必須先堅持調查測繪，后布置勘探；積極開展綜合物探；大力推廣綜合勘探，以最小勘探工作量，取得調查測繪的最佳成果。
2)勘探點的布置要有明確的目的和技術要求，要在認真調查測繪的基礎上，結合地質復雜程度，線路方案選擇及各類工程設計的要求進行合理布置。
4、測試
包括原位測試及室內試驗，按地質條件，工程需要選擇進行
5、原始資料的整理與圖件編制
1)測繪資料按要求納入地質圖件與報告
2)勘探資料按要求編制成柱狀圖等納入地質圖件與報告
3)測試資料按要求編制成圖、表納入相關圖件與報告
4)圖件編制按技術要求進行
5)各種原始資料分別整理、編制目錄、裝訂成冊
二、做好工程地質勘察工作的基本要求
(一)重視區(qū)域地質條件
1、區(qū)域地質條件的重要性
鐵路工程地質條件，寓于所經(jīng)地區(qū)的自然地質環(huán)境之中，每個線段，每個工點的地質條件或不良地質問題，均存在于區(qū)域地質環(huán)境之中，其性質和特點，都深受地質條件的制約，而存在于本區(qū)總的地質發(fā)展的矛盾統(tǒng)一體中，沒有對線路通過地區(qū)的區(qū)域地質條件的深刻認識與理解，不了解每一個工點或不良地質問題存在的地質環(huán)境，要想正確解決有關的工程地質問題是非常困難的
什么樣的區(qū)域地質條件，產生什么樣的工程地質問題，如
1)地貌
山區(qū)：多重力堆積，斜坡變形，發(fā)生泥石流
平原：多堆積層，產生地基變形
2)地層巖性
不同種類的巖層，產生不同的工程地質問題，如軟質巖易風化剝落，硬質巖在斜坡地帶多崩落
3)地質構造
使巖體破碎巖層傾斜，具區(qū)域性
4)水文地質
不同地質環(huán)境下產生不同的儲水條件及補、徑、排條件
5)不良地質
是內外營力作用的綜合產物
其中，起控制作用的是區(qū)域地質構造
2、區(qū)域地質構造的重要性
1)構造體系決定地質條件的大環(huán)境，了解是隆起帶還是沉降帶；是華夏系，新華夏系，經(jīng)向、緯向、北西向力系，就能抓住地質框架。
2)能明暸構造的基本應力場及其特點，包括方向、擠壓、扭動、構造期等，決定各種構造的分布特點及相互關系
3)能明暸構造線的控制和演變，它是控制著區(qū)內山脈、水系發(fā)育特點，地層巖性分布特點和各種物理地質作用的發(fā)育狀況。如山脈水系方向往往與構造線方向一致
3、能指導工程地質勘察
1)構造格局控制沉積環(huán)境
(1)隆起帶常出露較古老地層
(2)沉降帶一般為較新地層，以中生界紅色地層居多
(3)順大斷裂發(fā)育斷陷盆地，常為流水堆積物，如廣州東莞陷凹盆地等
2)區(qū)域構造控制著地層巖性的分布，特別是軟弱地層，堆積層的條帶狀分布產生區(qū)域性地的工程地質問題，如滑坡群，不穩(wěn)定斜坡地段，順層滑動地段
3)區(qū)域性大斷裂控制的斷層破碎帶，巖漿侵入體，制約著控制區(qū)的工程地質條件
4)構造應力及形態(tài)控制著節(jié)理裂隙及地層傾向的分布，產生區(qū)域性順層邊坡
4、指導地質選線(線位及場地的選擇)及工程地質問題處理
1)最佳地質條件的方案選擇
2)避重就輕，一次根治的方案選擇
3)整治各種不良地質、特殊巖土的方案選擇
(二)熟悉規(guī)范
1、重要性
1)是投標的依據(jù)，工作量、技術要求(經(jīng)濟標、技術標)
2)工作精度的依據(jù)、評判標準，是否滿足設計需要，包括：
(1)各巖土層界面、風化層界面、地下水界面、軟弱構造面界面、構造層、斷層、不良地質界面
(2)資料的準確性，是否反映客觀
(3)設計參數(shù)是否合理，比如說承載力(基本、標準、允許、極限)；Cφ值(巖塊、巖體、結構面或軟弱面)，樁周側摩阻力(標準、極限)巖石單軸抗壓極限強度(干燥、天然、天然飽和、干燥飽和)等
(4)措施是否合理(擋護、地基加固、排水、工法、盾構選型等)
(5)勘察報告是否完整，資料翔實可靠
3)單位誠信的依托：質量好、可信度高、牌子硬
4)咨詢、監(jiān)理、自身提高的基礎，自己不清楚，就不好開展工作
2、掌握基本要點
1)掌握工作程序
(1)各階段的勘察要求
(2)各種工程的勘察要求
2)熟記基本知識
各種技術要素的量化知識，如層厚、土類、巖類的顆粒大小定名，巖溶發(fā)育程度，節(jié)理發(fā)育程度等等
3)熟悉工作內容：具體指巖土的工程地質特性，水文地質特征等
4)熟練表達方法：記載、描述項目、內容文字報告及圖件
(三)重在實踐—理論聯(lián)系實際
1、實踐中去認識—工程地質條件，實踐—理論—實踐—再認識……
2、掌握可操作性：用可能的手段，表達技術要求的具體內容
3、從矛盾中得到統(tǒng)一，學會用各種手段進行綜合判定，如室內試驗值與原位測試的矛盾，隧道涌水量不同方法計算出不同結果的矛盾，地基系數(shù)不同方法測定出不同結果的矛盾等
4、參加施工：完善勘察設計全過程
(四)掌握服務對象的需要
1、正確判定各種地質界線：巖土層、風化層、水位層、不良地質、特殊巖土界線層等等
2、提供工程所需的地質設計參數(shù)，各類基礎工程所需的地層物理力學參數(shù)，并了解各種設計參數(shù)的用途
1)結構承重
2)地基沉陷，穩(wěn)定
3)邊坡穩(wěn)定
4)支護結構設計等
(五)重視地下水對工程造成的危害
1、地下水是不良地質的催化劑
2、治水能治本
3、針對不同工程，以排為主
三、鐵路主體工程的地質選線
  總的原則：
1、 掌握區(qū)域地質條件，決定線路走向
2、 綜合線位地質條件，選出最佳方案
（一） 線路
1 越嶺區(qū)
1） 根據(jù)區(qū)域地質資料（區(qū)測、加強子階段`）做好多埡口、多坡度的多方案比選
2） 結合引線工程選擇地質條件相對較好的線路方案
2 河谷區(qū)
1） 注重區(qū)域地質條件，盡量避開順層及不穩(wěn)定斜坡，復雜的集中分布的不良地質地段，采空區(qū)
2） 多作外線橋、內移隧道的方案比選（河岸沖刷、危巖落石等）
3） 盡量避免高邊坡及泥石流溝對線路的危害
2、 不良地質與特殊巖土區(qū)
1） 對性質嚴重、規(guī)模較大，整治困難的不良地質、特殊巖土地段，均應繞避
2） 可以采取措施，不需付出昴貴代價，不惡化運營條件，不留后患的，可以不繞避，選擇合理的位置通過。具體為：
（1） 滑坡地段
① 對性質復雜、規(guī)模大，采取整治措施也不易確保穩(wěn)定的大型滑坡，應繞避；對滑坡規(guī)模較小易處理的，可選擇在有利于滑坡穩(wěn)定和線路安全的部位通過
② 充分考慮具備潛在滑動可能的的斜坡（工程地質滑坡）
（2） 崩塌、危巖落石、巖堆地段
① 對山體極不穩(wěn)定的斜坡地段，危巖落石嚴重地段，預計人工開挖后可能發(fā)生較大崩塌，處理困難的地段，應繞避
② 對范圍小，易處理，確保線路安全的地段，可根據(jù)地質橫段面，在最有利部位通過
③ 對穩(wěn)定巖堆，其上方物質來源不多，可考慮在巖堆上通過（低填、淺挖）
（3） 泥石流地段
① 對處于發(fā)育期的特大型、大型泥石流，淤積嚴重的泥石流溝，應繞避
② 一般應在流通區(qū)設橋通過，嚴禁在洪積扇上挖溝設橋或設置路塹
③ 在沉積區(qū)前緣，如果能保證有足夠凈空，可分散設橋（成昆線禮州段）
（4） 巖溶地段
① 對處于強烈發(fā)育階段，具網(wǎng)狀洞穴和巨大空洞的巖溶地區(qū)，應繞避
② 避免順可溶巖與非可溶巖接觸帶，有利于巖溶發(fā)育的褶皺軸和斷裂帶及其交匯處
③ 在孤峰平原區(qū)，線路應選擇在覆蓋土較厚，地下水位埋藏較深地段
④ 在波立谷地段，選擇洼地、谷地邊緣靠山邊通過。在峰林谷地、峰叢洼地中遇有埡口時，宜避開埡口中心，選擇地質條件較好一側通過
⑤ 越嶺地段，宜在地下分水嶺通過；無條件時，可在深部緩流帶通過
⑥ 河谷地段宜在垂直滲流帶中通過
（5） 采空區(qū)
① 對正在開采或經(jīng)過批準開采的礦區(qū)，線路盡量繞避
② 對既有采空密集區(qū)和工程處理復雜的大型采空區(qū)，線路盡量繞避，當繞避有困難時，以一般路基通過，避免采用橋、隧等大型工程
③ 線路通過小型采空區(qū)或單個坑洞時，應采取穩(wěn)妥可靠的工程措施
（6） 水庫地區(qū)
① 應選在預測最終坍岸線以外，能確保線路穩(wěn)定，且投資有顯著節(jié)省時，也可考慮選區(qū)在坍岸范圍以內
② 盡量選擇在基巖出露較多，河岸平緩，邊坡相對穩(wěn)定，地質條件較好的一岸
（7） 高烈度地震區(qū)（地震動峰值加速度0.1g及以上）
① 避免在活動性大斷裂帶和兩個構造線交匯的高烈度地震區(qū)通過，難以避開時，應選擇最窄處正交通過
② 線路必須通過高烈度地震區(qū)時，盡量以低路堤通過。應繞避對抗震不利的懸崖陡壁，地形復雜和不良地質分布較多地段
③ 在地下水埋藏較淺的松土、松軟土分布地段或斜坡地段，線路應避免高填深挖或半填半挖
（8） 軟土地區(qū)
① 大面積軟土，厚度大，處理困難的地段，宜繞避，不能繞避時，宜選擇在軟土分布最窄，厚度最小，下臥硬層頂面的橫坡較緩處通過
② 宜采用路堤，控制在設計臨界高度以內
③ 在平原區(qū)，宜沿河流的高階地通過，在谷地區(qū)，避開軟土橫坡較陡處
（9） 膨脹土地區(qū)
① 宜填不宜挖，盡量減少深、長路塹選定線路方案，若不能繞避或繞避不經(jīng)濟時，應選擇范圍最窄，路塹遠離重要建筑物和建筑群的地段通過
② 線路穿越壟崗，應垂直壟崗方向，以縮短路塹的深度和長度
（二） 路基
1、 力求避免高填深挖，路塹邊坡控制在30m內，路堤邊坡控制在20m內，避免低洼槽谷中長拉槽。（高速鐵路的高路堤粗粒土大于20m，細粒土大于12m；深路塹土質邊坡大于8m，軟質巖大于10m，硬質巖大于15m）
2、 力求避免有可能順層滑動的基巖順層段，寧填勿挖，寧設下?lián)酰�不設上擋，控制邊坡切層高度。力求避免大面積陡峻的難以處理的不穩(wěn)定斜坡（地形陡峻，基巖破碎，地下水發(fā)育，大堆積體等）
3、 重大不良地質地段，盡可能設法繞避，以橋隧通過（如滑坡、崩塌等）；巖溶區(qū)應避開巖溶嚴重發(fā)育地段；軟土段應避免挖方；膨脹巖（土）地區(qū)不能繞避時，路基宜采用“低堤淺塹”通過
4、 不輕易改溝改河
（三） 橋梁
1、 特大橋、技術復雜、修復困難大橋，多方案充分比選，優(yōu)先采取采用水文及地質條件較好的橋位：河道順直、槽深、主流穩(wěn)定、沖淤變化不大、淺灘不多和河面較窄、岸坡不易沖刷、穩(wěn)定，地質條件良好及施工方便地段
2、 避免將橋址設于斷層破碎帶上，不良地質體上。暗河范圍內不宜設橋
3、 考慮引線工程的地質條件
（四） 隧道
1、 長隧、特長隧應多方案（平面、高程）比選，選擇在工程地質、水文地質條件較好的地段，包括引線、洞口、洞身的地質條件。不宜穿越工程地質、水文地質極為復雜和溶洞、暗河、煤層采空區(qū)等嚴重不良地質地段。盡量避免穿過大斷裂，有害氣體等地段
2、 河谷線旁山地段的隧道，宜靠山側內移，避免洞壁過薄、河流沖刷和不良地質對其穩(wěn)定的影響；長、短隧比較時，宜避開隧道群，優(yōu)先采用長隧道，早進晚出，避免高仰坡和出洞口高邊坡
3、 特長隧道及松軟地層、不良地質地段修雙線時，宜分開修建兩座單線隧道；其它有條件的長隧道，可修建兩座單線隧道
4、 膨脹巖地段避免淺埋。淺埋隧道覆蓋厚度大致為：
III         IV         V
單線：5~7m      10~14m     18~25m
雙線：8~10m     15~20m     30~35m