摘要 公路工程對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民出行至關(guān)重要，它是貨物運(yùn)輸和人員流動(dòng)的載體。地質(zhì)勘察是公路工程設(shè)計(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行的先決條件，為基礎(chǔ)的開挖、加固和施工方案確定提供了依據(jù)。為了明確不同勘察方法的適用范圍和適用階段，文章針對(duì)公路工程地質(zhì)的勘察方法進(jìn)行總結(jié)和分析，指出了不同方法的適用性和優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)果表明采用物探方法與鉆探技術(shù)相結(jié)合的方法可以高效準(zhǔn)確提供地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，該勘察方法可以為公路工程地質(zhì)勘察提供理論參考。

關(guān)鍵詞 公路工程;地質(zhì)勘察;勘察方法;對(duì)比分析

中圖分類號(hào) U412.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）06-0090-03

引言

公路工程的重要性不言而喻，它是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的紐帶，同時(shí)也是連接不同城市、城市與鄉(xiāng)村的橋梁。公路工程受影響的因素眾多，不僅受到車輛荷載的影響，也會(huì)因?yàn)榈鼗某两祷蛘咝熳兌a(chǎn)生變形，同時(shí)還要承受地下水和滲流的侵蝕。我國地質(zhì)條件非常復(fù)雜，每個(gè)地區(qū)的地形地貌構(gòu)造存在差異性，而且大多數(shù)地區(qū)平原、丘陵和山地交替出現(xiàn)，所以需要提前做好公路工程的地質(zhì)勘察工作[1]。

公路工程地質(zhì)勘察是公路工程建設(shè)的最基本也是最重要的施工程序。地質(zhì)勘察不僅為公路設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)，同時(shí)為公路施工和路線選擇提供參考。只有準(zhǔn)確的公路工程勘察，才能做到詳細(xì)了解施工場(chǎng)地地質(zhì)情況，做到精準(zhǔn)施工、精準(zhǔn)投資和安全穩(wěn)定運(yùn)行[2]。目前來看我國在公路建設(shè)中，對(duì)地質(zhì)勘察缺少宏觀認(rèn)知，沒有選擇合適的勘察方法，這也導(dǎo)致施工中面臨不同地質(zhì)環(huán)境帶來的問題，甚至?xí)斐蔂I運(yùn)期間的安全事故。目前存在的地質(zhì)勘察方法有很多，既有原始的開挖取樣，也有利用高科技手段的物探方法。在實(shí)際工程中既不能一味追求高科技手段造成投資的增加，也不能低估土質(zhì)復(fù)雜程度而采用簡(jiǎn)單的勘察方法造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。因此需要根據(jù)不同公路工程地質(zhì)勘察方法的適用性和優(yōu)缺點(diǎn)，選擇最合適的勘察方法。該文通過對(duì)公路工程勘察方法進(jìn)行總結(jié)分析，給出了不同方法的利弊和適用范圍，為公路工程地質(zhì)勘察方案選擇提供參考。

1 公路工程地質(zhì)勘察目的

公路工程地質(zhì)勘察根據(jù)不同階段可分為：規(guī)劃論證階段、設(shè)計(jì)階段和施工階段。三個(gè)階段的勘察內(nèi)容不斷增加，細(xì)致程度不斷加強(qiáng)。其中規(guī)劃論證階段勘察主要為編制可行性研究提供依據(jù)，該階段的勘察形式主要為視察，包括地形變化、周圍山川、水系情況，是否經(jīng)過橋梁、隧洞等。設(shè)計(jì)階段地質(zhì)勘察主要為初步設(shè)計(jì)文件編制和施工圖設(shè)計(jì)提供依據(jù)。該階段的勘察是對(duì)可能布線的區(qū)間進(jìn)行工程地質(zhì)初探，重點(diǎn)勘察不良地質(zhì)地段。施工階段地質(zhì)勘察目的是對(duì)所有可能影響施工的因素進(jìn)行排查和明確，需要獲得施工位置詳細(xì)的地質(zhì)資料，并分析其對(duì)施工的影響。

無論以上那個(gè)階段的地質(zhì)勘察，其目的主要有兩個(gè)：第一個(gè)為施工方式提供依據(jù)。只有在明確地質(zhì)承載力情況，才能依據(jù)公路的需求，確定施工方案。例如：對(duì)于地基基礎(chǔ)強(qiáng)度高的區(qū)域，可以采用直接開挖鋪設(shè)路面的方法;對(duì)于地基承載力弱的區(qū)域，則需要進(jìn)行地基加固或者灌漿處理;對(duì)于地質(zhì)中存在地下河流、孔洞、軟弱層等情況，則需要專門制定處理方案。第二個(gè)目的是為公路選線提供依據(jù)。在充分了解規(guī)劃區(qū)域地質(zhì)情況的基礎(chǔ)上，可以有效地避免地質(zhì)基礎(chǔ)薄弱的區(qū)域，選擇施工難度低的區(qū)域;也可以規(guī)避特殊大橋、河流、隧道、鐵路等關(guān)鍵設(shè)施和天然生態(tài)環(huán)境區(qū)域。

2 公路工程地質(zhì)勘察技術(shù)

勘察技術(shù)即為勘察所采用的技術(shù)手段，決定了地質(zhì)勘察結(jié)果和勘察范圍。公路工程施工的不同階段需要采用不同的勘察技術(shù)[3-4]。從工程立項(xiàng)到最后竣工驗(yàn)收，主要需要采用以下三種勘察技術(shù)：GPS技術(shù)、勘探技術(shù)和遙感技術(shù)。

GPS技術(shù)主要用于工程定位和周圍環(huán)境勘測(cè)，需要結(jié)合全站儀、水準(zhǔn)儀等相關(guān)設(shè)備一起使用，進(jìn)行測(cè)量放樣。該技術(shù)主要用于施工斷面輪廓測(cè)量，包括測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的高程和位置、施工平面位置確定等?？碧郊夹g(shù)是勘察技術(shù)重要組成部分，主要是對(duì)公路工程下部土體性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，確定土體材質(zhì)、強(qiáng)度、含水量、容重等性質(zhì)以及地下水的分布、儲(chǔ)量、水系位置等。勘探技術(shù)需要對(duì)公路工程下方的土體進(jìn)行取樣分析，較為常用的取樣技術(shù)是鉆孔取樣。鉆孔取樣的孔距應(yīng)控制在20～40 m，孔深可根據(jù)具體地質(zhì)情況進(jìn)行選擇，為設(shè)計(jì)地面標(biāo)高以下2～4 m。遙感技術(shù)主要運(yùn)用于公路工程后期勘察。公路工程涉及范圍廣，施工強(qiáng)度大，因此工程施工期均較長(zhǎng)。在施工期間地形地貌有可能發(fā)生遷移和變化，為了不影響工程施工進(jìn)度，可采用遙感技術(shù)對(duì)公路工程區(qū)域的地形進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定和更新。

3 公路工程地質(zhì)勘探方法

在地質(zhì)勘察技術(shù)中，地質(zhì)勘探是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，工作量和重要程度遠(yuǎn)超其他兩種技術(shù)。因?yàn)榈刭|(zhì)勘探獲得的土質(zhì)數(shù)據(jù)決定了公路工程設(shè)計(jì)文件以及施工方法?？碧綌?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是公路能否安全運(yùn)行的保障。

3.1 挖探

所謂挖探就是直接開挖取樣進(jìn)行土體性質(zhì)觀測(cè)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便，而且取樣土體直觀，精度高。但是勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且僅適合取樣深度比較淺的情況，不適合深層土體取樣。根據(jù)開挖方式不同，可分為坑探和槽探。

坑探就是挖掘較深的深坑或者深井，進(jìn)行土質(zhì)取樣和觀測(cè)。因?yàn)樾枰斯ら_挖深坑，該方法適用于性質(zhì)比較穩(wěn)定不會(huì)發(fā)生坍塌的土層。槽探即為開挖槽型斷面進(jìn)行土體測(cè)定，長(zhǎng)度根據(jù)觀測(cè)范圍進(jìn)行確定。槽探開挖范圍可根據(jù)具體情況調(diào)整，但是開挖深度淺，因此主要針對(duì)坡積層和殘積層的土體性質(zhì)進(jìn)行觀測(cè)。兩種方式的對(duì)比情況如表1所示。

3.2 簡(jiǎn)易鉆探

簡(jiǎn)易鉆探是公路工程地質(zhì)勘探中經(jīng)常采用的方法。其優(yōu)點(diǎn)是工具輕、體積小、操作方便、進(jìn)尺較快、勞動(dòng)強(qiáng)度較小。缺點(diǎn)是不能采取原狀土樣或不能取樣，而且因?yàn)轶w積小、工具輕，在密實(shí)或堅(jiān)硬的地層內(nèi)不易使用。常用的簡(jiǎn)易鉆探工具有小螺紋鉆、釬探和洛陽鏟等。三種勘探方法的對(duì)比如表2所示，其中洛陽鏟適用范圍最廣，探查深度最深。

3.3 鉆探

在工程地質(zhì)勘察工作中，鉆探是廣泛采用的一種勘探方法，它可以獲得深部地層的可靠地質(zhì)資料。在公路工程地質(zhì)勘察中，鉆探主要用于橋梁、隧道、軟弱地層及滑坡等不良地質(zhì)的勘探，在挖探和簡(jiǎn)易鉆探達(dá)達(dá)到所勘探的圖層時(shí)采用。為保證工程地質(zhì)鉆探工作的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，避免漏掉關(guān)鍵位置的地質(zhì)數(shù)據(jù)，需要提前制定勘探方案并準(zhǔn)確確定鉆探孔的位置以及鉆探深度。鉆探結(jié)束后要及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，準(zhǔn)確判斷土層性質(zhì)和強(qiáng)度。根據(jù)鉆進(jìn)時(shí)破碎巖石的方法，鉆探可分為沖擊鉆進(jìn)、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及振動(dòng)鉆進(jìn)等幾種。公路工程地質(zhì)勘探常用機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)兩種方法。

3.3.1 沖擊鉆進(jìn)

沖擊鉆進(jìn)是將鉆具提升到一定高度，利用鉆具的重力和沖擊力，使鉆頭沖擊鉆孔的孔底以擊破底層土層和碎石，達(dá)到不斷鉆進(jìn)的目的。人力沖擊鉆進(jìn)適用于黃土、粘性土、砂性土等疏松的土層，但勞動(dòng)強(qiáng)度大。機(jī)械沖擊鉆進(jìn)適用于礫、卵石層及基巖。不論哪種沖擊方式，均會(huì)對(duì)下層土體產(chǎn)生分離和破壞，不能獲得完整的原狀試樣土體。同時(shí)在沖擊力的作用下，下層土體會(huì)受到擠壓而濃縮加密，造成土樣變形而失去原有的真實(shí)性質(zhì)，會(huì)造成勘察結(jié)果的誤差。

3.3.2 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)

回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)器具的四周有可以進(jìn)行切削的刀刃，通過將器具進(jìn)行向下旋轉(zhuǎn)，使中心土體上升，達(dá)到取樣的目的。工程地質(zhì)勘探廣泛采用巖心鉆進(jìn)。這種方法能取得原狀土和比較完整的巖心。人力回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)適用于沼澤、軟土、粘性土、砂性土等松軟地層，設(shè)備簡(jiǎn)單，但勞動(dòng)強(qiáng)度較大。機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆可適應(yīng)各種軟硬不同的地層，圖1為機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的裝置?；剞D(zhuǎn)鉆進(jìn)相比于沖擊鉆進(jìn)的最大優(yōu)勢(shì)在于它可以獲得完整的巖心和土體試樣，同時(shí)并不對(duì)取樣土體產(chǎn)生破壞，因此勘探結(jié)果更為準(zhǔn)確。

3.3.3 物探技術(shù)

地球物理勘探簡(jiǎn)稱物探，是指通過研究和觀測(cè)各種地球物理場(chǎng)的變化來探測(cè)地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)條件。該方法兼有勘探與試驗(yàn)兩種功能，和鉆探相比，具有設(shè)備輕便、成本低、效率高、工作空間廣等優(yōu)點(diǎn)[5]。但由于不能取樣，不能直接觀察，故需要與鉆探配合使用。物探技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)不同性質(zhì)土體磁性和導(dǎo)電性的差異而產(chǎn)生的技術(shù)，主要包括三個(gè)流程：發(fā)出信號(hào)、搜集信號(hào)和成像技術(shù)。通過搜集土層返回來的信號(hào)并進(jìn)行分析成像，得到勘探結(jié)果。

物探按其工作條件的不同可分為地面物探、井下物探與航空物探、航天物探。按所利用的巖、土物理性質(zhì)的不同可分為電法勘探、電磁法勘探、地震勘探、聲波探測(cè)、重力勘探、磁力勘探與放射性勘探等。在公路工程地質(zhì)工作中，較常用的有電法勘探、地震勘探和地質(zhì)雷達(dá)勘探[6]。電法勘探簡(jiǎn)稱電探，是通過儀器測(cè)定巖、土導(dǎo)電性的差異來判斷地下地質(zhì)情況的物探方法。地震勘探是根據(jù)巖、土彈性性質(zhì)的差異，通過人工激發(fā)彈性波來探測(cè)地質(zhì)情況的物探方法。由敲擊或爆炸引起的彈性波在不同地層的分界面上發(fā)生反射和折射，產(chǎn)生可以返回地面的反射波和折射波。利用地震儀記錄傳播到地面的時(shí)間差以及傳播特性可以確定土層深度、狀態(tài)及性質(zhì)。地質(zhì)雷達(dá)是利用高頻電磁脈沖波的反射，探測(cè)地層構(gòu)造的電磁裝置。通過發(fā)射天線向地下輻射寬帶的脈沖波，在地下傳播中遇到不同介質(zhì)時(shí)，將在其分界面上發(fā)生反射，根據(jù)接收到的回波來判斷目標(biāo)的距離和位置。

表3為三種主要的物探方法的差異對(duì)比，由表中可以看出三種方法除了原理不一樣之外，差異性不大。但是需要指出的是物探方法最主要的目的是探測(cè)地下物體的位置以及不同土層的深度和范圍，在數(shù)據(jù)充分的情況下才可以根據(jù)返回信號(hào)的差異進(jìn)行定性判斷土體性質(zhì)。因此如果需要得到確切的土層性質(zhì)數(shù)據(jù)，物探方法必須與鉆探技術(shù)相互結(jié)合，相互驗(yàn)證。

4 結(jié)語

作為關(guān)乎國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生的復(fù)雜工程項(xiàng)目，公路施工前必須做好現(xiàn)場(chǎng)勘察測(cè)量工作，以便獲取真實(shí)的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息為設(shè)計(jì)、規(guī)劃、施工提供保障。在地質(zhì)勘察過程中不僅要明確當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)條件，同時(shí)應(yīng)結(jié)合合理勘察方法和勘察設(shè)備，處理好勘察數(shù)據(jù)信息，對(duì)于整個(gè)工程的建設(shè)有重要意義。

（1）鉆探是工程地質(zhì)勘察方法中最有效的技術(shù)，其中回轉(zhuǎn)鉆探因?yàn)榭梢匀〕鲈瓨油临|(zhì)進(jìn)行直觀觀測(cè)，在地質(zhì)勘察中被廣泛運(yùn)用。

（2）物探雖然效率高、節(jié)省工作空間，但是該勘察技術(shù)應(yīng)與鉆探技術(shù)相結(jié)合才能更加準(zhǔn)確高效的對(duì)公路工程地質(zhì)進(jìn)行勘察。

參考文獻(xiàn)

[1]張奎. 公路工程各階段地質(zhì)勘察的內(nèi)容及方法思考[J]. 資源信息與工程， 2019（2）： 139-140.

[2]趙夢(mèng)寧. 公路工程地質(zhì)勘察中常見問題對(duì)策分析[J]. 建材與裝飾， 2018（35）： 224-225.

[3]張世明. 公路工程各階段工程地質(zhì)勘察的深度、內(nèi)容及方法[J]. 智能城市， 2018（2）： 114-115.

[4]劉志遠(yuǎn). 公路工程各階段地質(zhì)勘察的內(nèi)容及方法分析[J]. 住宅與房地產(chǎn)， 2017（30）： 191.

[5]余波， 蘇生瑞. 公路工程各階段工程地質(zhì)勘察的深度、內(nèi)容及方法[J]. 公路， 2015（2）： 139-144.

[6]歐俊峰， 干騰君， 王文斌. 公路工程地質(zhì)勘察要點(diǎn)[J]. 西部探礦工程， 2013（5）： 5-7.

收稿日期：2022-01-18

作者簡(jiǎn)介：馮帆（1984—），女，本科，中級(jí)工程師，研究方向：公路工程地質(zhì)勘察。