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挖掘機挖探技術在公路工程地質勘探中的應用.pdf

'挖掘機挖探技術在公路工程地質勘探中的應用.pdf'
2012年第 3期(總 184期 ) 安 徽 建 筑 ■■— — ■■■ — _一 — -- l = ■—— ●一 安 徽 建 筑 施 工 技 術 研 究 與 應 用 _ 挖掘機挖探技術在公路工程地質勘探中的應用 Digging Exploration of Grab in the Application of Geological Exploration of Highway Engineering 王劍鋒 ,左敦 南 (安徽省交通勘察設計院,安徽 合肥 230011) 摘 要:挖探是查明地下工程地質情況最直觀有效的勘探方法。傳統 利用人工挖掘 的挖探技 術 由于存在速度慢、勞動強度大 、成本 高、不太 安全和開挖后 對 日后 公路建(構 )筑物施 工與環境影響較 大及挖探 深 度受到 宕土性質 、地下水位等條件 的限制等缺 點 。使得挖探技 術 的廣 泛應用受到很 大的靜】約。文章介紹 了挖掘 機挖探技 術 ,可 以解 決傳 統 挖 探的缺點。充分發揮挖掘機挖探技術 ,有利 于保證公路工程地質勘 探 工作 量和勘察深度 。從而大大提 高公路勘察設計的質量。 關鍵詞 :工程地質勘探;挖探;挖掘機 中圖分類號 :P642 文獻標識碼 :B 文章編號 :1007-7359(2012)03-0080-02 1 概 述 挖 探屬于探坑(井 )、探槽的范疇 ,是查 明地下工程地 質情 況最直 觀有效 的勘探方法 。挖探 與一般 的鉆探相 比,它的優點 是揭露 范圍較廣 ,地質人員 能夠直接觀察到地質結構細節 ,準 確確定地層分層界線和巖性 ,而 且可 以不受限制地從 中采取接 近實際的原狀結構巖土試樣 ,并可 以用來做現場大型試驗 ,尤 其對研 究軟 弱夾層和破碎 帶的空間分布特點 、巖土工程性質等 意義更大 ,另外它還有施工操作簡單 、需要施工人員數量較少 、 受地形地貌影響較小等特點。因此在 已經施行 的新修正《公路 工程地 質勘察規 范))(JTGC20—201 1)中,挖探在 公路 工程地 質 勘探中的地位得到進一步加強。在“3.6工程地質勘探 ”節設一 小節“3.6.3”,專 門對挖探技術進行敘述 。在路基 、路堤 、路塹 、 支擋(護)結構 、小橋涵及沿線筑路材料料場工程地質勘探中, 挖探應用前景廣泛 ;在大 中橋及隧道等大型建(構 )筑物工程地 質勘探 中 ,挖探也有很大的應用空間。 然而傳 統意義上的挖探通常是指采 用人 工挖 掘施工 ,或人 工運用少量機械挖 掘施 工的勘探方法 ,存在著速度慢 、勞動強 度大 、成本高 、不太安全和開挖后對 日后公路建 (構 )筑 物施工 與環境影 響較 大等 缺點 ,另外挖探 深度受到巖土性質 、地 下水 位等條件的限制,使得挖探技術的廣泛應用受到很大的制約。 近年來 ,隨著挖掘機性能 的不 斷提高 ,完全可 以采用挖掘 機來進行探 坑(井 )、探槽 的施工 ,解決傳統挖 探存 在的速度慢 、 勞動強度大、成本高和不太安全等缺點 ,使其 和鉆探一樣 ,充分 發揮其作用 ,成為公路工程地質勘探中最常用 的方法之一。 2 工 程概 況 安徽 省 $217公路長 安鎮 至績溪 縣城段位 于 皖南 山區腹 地 ,地形 、地質和氣象等條件非常復雜 。沿線地形起伏大 ,峰巒 疊嶂 、溝壑縱橫 ,河谷狹窄彎曲 ,植被茂密 、交通閉塞。路線經過 區域屬揚子地層 區江南地層分 區皖南小區 ,地層 自老至新發育 較全 ,有 中元古世到 白堊紀 巖石 ,也有第 四紀松散物 ;區域屬亞 熱帶 濕潤性季風氣候 區,災害性天氣較 為頻 繁 ,山區易引發崩 塌 、滑坡 、泥石流等地質災 害。公 路全線采用二級公 路技術標 收稿 日期 :2012-03-09 作者簡 介 :王劍鋒 (1972-),男,高級工程師 ,國家注冊土木工程 師(巖 土),主要從事巖土工程方面的工作。 準 ,全長 12.Ikm。橋梁 1090.2m/16座 ,其 中大 橋 6座 ,中橋 4 座 ;涵洞 312.6m/24道 ;隧道 961m/4座 。 在 $217公路的工程地質勘察 中大量采用 了挖掘機挖探 的 方法 ,取得 了很好 的經濟技術效果。 3 挖掘機挖探技術 $217公路 K0+400一K2+500段布置有 1O座中小橋 ,沿路 線 lkM河 床落 差達 50m,河 床中普遍 分布有 2m~5m厚 的卵 石 、礫石 ,礫 石 、卵石含 量超過 50%,含漂石 、塊石 ,河床深槽 中 常年有水 ,但水深在非雨季一般為 0.5m~1.0m。河谷地形 上高 差較大 ,離公路較遠 ,交通不便 ??碧饺绮捎勉@機鉆探 ,鉆機搬 遷非常困難 ,搬遷的時間甚至超過鉆進 的時間。由于卵石 、礫石 的大量存在 ,鉆機鉆進時需要 采用 厚壁套管跟進 、泥漿 沖洗 、復 合鉆頭鉆進 ,鉆進效率差 ,每班次進尺只有 2m~4m。這樣 每座 橋勘探需要 至少 3d天時間。因山區工 程地 質條 件往 往變 化很 大 ,在公路建(構 )造 物基礎范圍 內,鉆孔移動 lm的位置 ,工程 地質條件往往變化 ,如巖石 的埋 深相差有時就達 2m~3m,甚至 出現相差達 10m的情況 。另外 ,卵石 、礫石的分布往往不均勻 , 經常有透鏡體出現 ,采用 鉆探 往往 難以查清公路建 (構 )造物基 礎范圍 內的工程地質條件 。為了加快勘探進度 、減小費用 、提高 勘探有效性 ,我們決定采 用挖掘機挖探方法。 勘探用的挖 掘機 ,不需要對工程施 工用的挖掘機進行特殊 改造 ,可以直接調用 。我們調用了當地的一輛小型履帶式挖掘 機 ,沿河道一直開上去 ,沿河對橋位逐 個進行挖探 。采用小型履 帶式挖掘機 ,主要是適應河道狹窄時挖掘機的通 行。履帶式挖 掘機適應復雜地形的通行 ,河道中有不太深的水也能通過 。 挖掘機到達橋位處 ,首先平整一個平臺作為挖掘機操作平 臺 ,然后對橋墩 臺處土 、石進行挖掘。探坑的范圍以大于橋墩臺 范 圍為佳 ,這樣可以全面查清墩 臺范 圍內基巖巖面起伏情況 , 但 由于受到地形的影 響 ,探坑的具體范圍可 以根據現場條件確 定 。根據 預測 的挖深及巖土性質 ,采取放坡或不放坡措施。實際 上采取挖掘機施 工技術 即可 ,不同的是地質技術人 員要事先大 致 預測探坑范圍內工程地質條件 ,對挖掘機操作人員具體交代 注意事項 。挖掘時要采取慢挖 、一次性挖土(巖 )量要少的原則, 以查 明工程地質條件為主要 目的。 對挖上 的巖 、土 ,在挖 斗里 時 ,在確保挖掘過程 中擾動很小 的情況下 ,可以采取原狀巖 、土試樣 ,可 以進行原位測試 。在探 坑 里沒有地下水或地下水很少 、坑坡 比較 穩定 ,在確保人 身安 全的情況下 ,可以下 到探坑里進行觀察 、取 巖土試樣 、進行原位 測試 。挖掘過程 中,對挖上 的巖土及挖坑里 的情況進行觀察和 記錄。觀察和描述的內容 主要有 :巖性 、成分 、結構構造 、厚度 、 第 四系和基巖的分界線 、巖石 的風化特點及風化殼分布 以及地 下水滲水點位置 、特點 、涌 水量大小等等 。對地層分界線等特征 點 、線 、面 ,用測量儀器進行量測。 一 般情 況下巖石面在 1.5m~4m左右 ,一個探坑 0.5h~3h 就能挖好 。對于一些巖石面埋藏較深的地方 ,如大于 5m,如果 挖上來 的土質均為卵石 ,結構 比較均勻 ,密實度較 高 ,亦滿足橋 梁擴大基礎 的承載力要求 ,不再深挖或采用鉆探方法 。如果土 質較差 ,不滿足橋梁擴大基礎 的承載力要求 ,則還需 要采用其
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