1、第八章 公路工程地质问题,工程建筑与工程地质条件(地质环境)相互作用、相互制约而引起的，对建筑本身的顺利施工和正常运行或对周围环境可能产生的影响的地质问题称为工程地质问题。,第一节 路基工程地质问题,路基所出现的各种软化、变形和整体失稳一般称为路基病害。路基病害常与特殊的工程地质条件有关，其实质是路基工程地质问题。 一、路基不均匀变形 路基不均匀变形以路基沉陷变形较为常见，但也包括鼓胀变形。除路基施工碾压不够外，特殊的工程地质条件常是主要原因。 软土、湿陷性黄土、多年冻土、岩溶空洞和地下矿山采空区等分布区域的路基常出现路基沉陷变形，在盐渍土和膨胀土分布地区的路基则出现不均匀鼓胀变形。,路基不均
2、匀变形,1、软土路基沉陷 软土具有强度低、压缩性高、含水量大和透水性小等不利的工程性质。在软土上修筑公路时，经常遇到软土地基压缩变形和地基剪切破坏带来路堤过大沉陷和破坏两大工程问题。软土地基处理方法一般有换填法，抛石挤泥法，反压护道法，砂垫层法，预压、沙井或袋装沙井、挤密沙桩、塑料板等排水法，石灰、水泥或化学药剂加固法等。,软土路基沉陷,软土地基处理,2、黄土地基沉陷 黄土路基常出现路堤下沉、坡面冲刷、边坡滑塌和滑坡、冲沟侵蚀路基等工程病害。特别是湿陷性黄土浸水后结构迅速破坏而发生显著的附加下沉，工程病害更是经常发生而且强烈。,3、多年冻土路基变形 由于修筑公路破坏了多年冻土的水热平衡状态，吸
3、热大于散热，多年冻土逐渐融化，引起路基基底发生不均匀沉陷，或由于水分向路基上部集聚而引起冻胀、翻浆。另外，路基下的冰丘、冰锥和季节活动层的冻融作用往往会使路基鼓胀，引起路基、路面的开裂与变形；当冰丘、冰锥溶解后，路基又发生不均匀沉陷。,青藏公路多年冻土路基变形,4、膨胀土路基变形 膨胀土因特殊的工程性质对工程建筑产生多种危害，而且变形破坏具有反复性。膨胀土地区，房屋建筑常普遍出现开裂变形；路面常出现大范围、大幅度的随季节变化的波浪变形；路基常病害有不均匀鼓胀和沉陷，沿路肩部位的纵裂和坍肩，在路堑边坡和路堤边坡的剥落、冲蚀、溜塌、坍滑和滑坡。 病害的产生必须具备两个基本条件：一是土具有胀缩特性；
4、二是水的渗入。因此，控制填土的性质或改善土的胀缩性，减小路基、路面水的渗入，是防治膨胀土道路病害的重要手段。,5、盐渍土路基变形 影响路基盐胀的主要因素有土质、含盐类型、含盐量、土的含水量、土体密度、温度及其变化过程等。 空隙较小的粘性土和空隙较大的砂性土不利于水和盐分的迁移，对盐胀不利。一般来讲，盐胀最为强烈的土为粉性土。 各种盐类中，以硫酸盐的胀缩最为明显，其中又以Na2SO4最强烈，氯盐和碳酸盐类的胀缩性较小。,6、岩溶和采空区路基沉陷 岩溶地区路基的主要工程地质问题有：由于地下洞穴顶板的坍塌，引起位于其上的路基及其附属构造无发生坍塌、下沉或开列；由于地下岩溶水的活动，或因地面水的消水洞
5、穴阻塞，导致路基基底冒水、水淹路基、水冲路基以及隧道涌水等病害。 地下矿山采空区塌陷常造成地面大范围沉陷，给位于其上的公路带来路基路面变形和破坏。,二、边坡工程地质问题,边坡受岩性、构造等地质条件和风化、水的渗入和冲刷等自然地质作用以及人工开挖等工程活动的影响，常出现坡面变形和整体失稳破坏二类工程病害。 在山区高等级公路建设中高大边坡大量出现，因此边坡工程地质问题会愈来愈严重，破坏和造成的损失也会更加严重。,（一）坡面变形,坡面变形：指路堑（或路堤）边坡坡面的局部破坏，包括风化剥落、落石、冲刷和表层滑塌等类型。 剥落：指岩质路堑边坡岩体在风化作用及地表各种地质营力作用下，岩体表层破裂成小不等的
6、岩屑，滚落在坡脚下就地堆积。 坡面冲刷：雨水顺坡面流动时将松散的颗粒带走，而在坡面上冲刷出一条带状小纹沟。 表层滑塌：由于边坡上有地下水出露，形成点状或带状湿地，产生的坡面表层滑塌现象。这类破坏由雨水浸湿、冲刷也能产生。,表层滑塌,（二）整体失稳整体失稳是指边坡的整体塌滑和滑坡。塌滑时边坡上部或顶部地面下沉、出现多条拉张裂缝，边坡中、下部向外鼓胀，显示出边坡整体滑动和破坏的征兆。,公路路堑边坡失稳,公路路堤边坡失稳,第二节 桥梁工程地质问题,在桥梁施工、运营时遇到的问题： 有的将墩、台设在滑坡上，基坑开挖时引起滑坡复活，而使已建成的墩、台错位； 有的墩、台建在岩溶洞穴上，致使墩、台倾斜无法使用
7、。,一、桥位选择的工程地质问题,桥梁位置的选择应该综合考虑线路方向、选线设计技术要求、城乡建设、交通水利设施的要求和地形、地质条件等多方面因素。 一般，中、小桥位置由线路条件决定， 特大桥或大桥则往往先选好桥位，然后再统一考虑线路条件。 必须十分重视桥位地段的地质、地貌特征和河流水文特征。,1、桥位应选择在岸坡稳定、地基条件良好、无不良地质现象的地段；尽可能避开大断裂带。2、最理想的桥位应选择在水流集中、河床稳定、河道顺直、坡降均匀、河谷较窄的地段，桥梁的轴线与河流方向垂直。3、选择桥位时，避开那些有河床变迁，巨大河湾、活动砂洲的不良地段。还要大致判定河谷内覆盖层的厚薄、基岩埋藏深浅，以便合理
8、选定桥位。,（一）山区河流桥位条件,山区河流多在山峦起伏的深涧峡谷中流动，其特点是坡降大，水流急，河谷较深，河床中常有基岩裸露，或由巨砾、粗砂沉积覆盖，覆盖层一般较平原河流薄。 山区河流的水文特征：洪水暴涨暴落，洪峰次数频繁，持续时间短，流量及水位变化幅度较大。,2010-07-07 洪水冲毁泰宁城区主桥梁,选择山区河流桥位时，考虑如下几个原则,1. 桥渡线尽可能选在河道顺直、水流通畅地段，避免在河弯、砂洲，河心孤石突起及河道急剧展宽等河段通过。 2. 桥渡线宜选在河槽较窄的峡谷段通过，并应同时考虑施工方法与施工场地的布置问题。当由于峡谷段水深流急，一跨不成，必须在河中建墩时，为避免基础施工困
9、难，也可在开阔段通过。 3. 桥渡线应避免在两河交汇或支流汇入主流的河口段通过，避免两河洪水涨落时间不同，冲淤变化复杂，影响建筑物的安全。 4桥头及其引线应避开滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害发生场所。,（二）山前区宽河桥位条件,1.上游狭窄河段河流强烈下切，两岸陡立，河床纵坡大，流速也大，河床稳定。此处桥长最短，桥位最易确定，桥位布置也较简单，桥下净空高，河滩路堤最短。基础工程简单，防护工程少，是良好的桥位。2.下游收缩河段 一般大河流随地形条件汇成一股或数股河道，水流平稳，河床稳定，在这里建桥也是较好的桥址。3.中游扩散河段此处水流经常变化，冲淤次数较多。在此布置桥位，对孔径的大小，桥梁净空及
10、导流建筑物设置等问题均难以解决。应尽可能避开在此河段上建桥。,图8-5 山前宽河,根据河段特点，布桥时应注意以下几点：（1）上游狭窄河段应采用一河一桥的原则。（2）中游扩散河段一般应顺应水流的自然趋势，采取一河多桥原则。在显著的支岔上分别设桥。但在水流比较集中，泛滥范围不宽，设置相应的导流建筑物能保证桥渡安全时，也可考虑一河一桥的原则。（3）下游收缩河段应分别在各稳定的河道上建桥。不宜改河合并，以保证桥梁安全。,（三）平原区河流桥位条件,平原区河流，河床摆动较大，而且有的河段稳定，有的河段仍不断变化。1.在平原区河流稳定河段，桥位应选在河道顺直、河床深槽地段，桥梁中线宜与河流两岸垂直。2.在平
11、原区河流次稳定河段，则要注意河床的天然演变。一般桥位可选在河湾顶部中间部位跨越，不宜设在两河湾间直线过渡段，以免河湾下移，引起桥下斜流冲刷，危及墩、台安全。3.对于平原区游荡性河段，桥位宜选在有坚固抗冲的岸壁或人工建筑物河堤等处。必要时采取导流措施保护桥渡安全。,二、桥基勘测中的工程地质问题,1、勘测任务:为桥梁墩台设计提供地质资料。 2、勘测方法:在调查与测绘的基础上进行勘探工作。对于大、中桥，采用以钻探为主，辅以物探和原位测试的方法。 3、提出的资料：桥位处的河床地质断面（剖面）图；钻孔柱状断面图与钻探记录；水、土和岩石的试验、化验资料。,图8-6 桥位地质断面图,应注意的主要问题：,1、
12、钻孔布设 （1）钻孔一般布置在桥梁轴线或其两侧。 （2）钻孔数量取决于：设计阶段；桥位地质条件；拟采用的基础类型。 初步勘察阶段：当工程地质条件简单时，中桥一般不应少于23个，大桥一般不应少于35个，特大桥一般不应少于57个钻孔； 详细勘察阶段：钻孔数应不少于墩台数。,2、钻孔深度 取决于河床地质条件、基础类型与深度及施工方法。钻孔的大概深度 表8-1,3、操作要求 大、中桥桥位地质钻探多是水上作业，安全问题尤为重要。 为保证钻探工作的质量，钻进过程中要认真对待取样、鉴别等环节。每1m1.5m深取样，每次岩性变化要取样，并保证较高的岩芯采取率。,三、桥基稳定性及承载力的确定,（一）桥基稳定性 1.基坑坍滑 2.基底软弱夹层 3.基底溶洞 4.河流冲刷对桥基的危害 (二)承载力确定 1.载荷试验法 2.公式计算法 3.应用规范查表法,思考题,1、路基工程地质问题有哪些？各有何特点？ 2、桥位选择应注意哪些工程地质问题？,
