前言:本站為你精心整理了阿爾及利亞地質(zhì)情況和勘探的經(jīng)驗體會范文,希望能為你的創(chuàng)作提供參考價值,我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文,歡迎咨詢。
1引言
阿爾及利亞位于非洲西北部,北臨地中海,東臨突尼斯、利比亞,南與尼日爾、馬里和毛里塔尼亞接壤,西與摩洛哥、西撒哈拉交界,國土面積238.17萬平方公里,總?cè)丝?380萬(2006年)。該國正展開巨大的交通基礎工程建設,計劃建設總長9000km的電氣化鐵路網(wǎng),其中新建線路4000km。Thenia至BBA鐵路為阿爾及利亞規(guī)劃重新構(gòu)建的國家鐵路網(wǎng)中東西戰(zhàn)略鐵路的組成部分,通過現(xiàn)代化改造以提高運能和運輸質(zhì)量、縮短首都Alger與東部重要城市Constantine的旅行時間;擬建設為時速160km的雙線電氣化客貨共線的準高速鐵路。本文針對筆者參與該鐵路項目實施過程中所作的工作,對項目鐵路地質(zhì)條件、勘察技術(shù)的采用及中歐(法)勘察技術(shù)的差異展開討論,以供海外類似項目參考借鑒。
2鐵路項目工程地質(zhì)條件
2.1地質(zhì)構(gòu)造路線總長度158km,路線所經(jīng)地區(qū)位于阿爾及利亞北部,歐洲板塊與非洲板塊結(jié)合部前沿。由于強烈動力地質(zhì)作用,斷裂構(gòu)造、次級褶曲非常發(fā)育(圖1),巖層節(jié)理、劈理、層間錯動非常顯著,巖體非常破碎。
2.2地層巖性路線通過地區(qū)地層包括了從侏羅系以來的完整的地層序列,時間跨度不大,但巖性種類較多、巖性組合復雜,下面從新到老作簡要敘述:
2.2.1第四系主要分布于平原區(qū)、丘陵或山地河谷或斜坡地段。平原區(qū)最大揭露厚度40m,巖性組成以粘性土為主,含砂、礫石及卵石層,常含一層或兩層厚度0.5~2.0m左右的鈣板層。丘陵或山地以含礫粘土或碎石為主,河谷階地含卵石等粗粒堆積。
2.2.2上第三系(N)巖性以泥灰?guī)r為主,色灰、灰綠、黃綠,質(zhì)軟、極易崩解,節(jié)理裂隙發(fā)育,緩傾層狀構(gòu)造,常含厚層砂巖夾層,質(zhì)軟,可機械挖掘。
2.2.3下第三系(E)巖性組成非常復雜(見圖2),以泥巖為主,含大量砂巖夾層,局部地段相變?yōu)槟嗷規(guī)r、千枚巖。其中泥巖灰色~灰黑色,風化后呈黃綠色~灰綠色,質(zhì)軟、易崩解裂解,節(jié)理裂隙發(fā)育,以包含大量砂巖、石灰?guī)r碎屑或巖塊為特征,巖層傾角、傾向變化較大;砂巖灰色~灰白色,風化后呈黃褐色,無論成分或是厚度均變化很大,質(zhì)地堅硬,裂隙極發(fā)育,部分段落的砂巖極易軟化;泥灰?guī)r:灰色~灰綠色,厚層狀,弱風化層中等硬度,易于軟化,有崩解裂解現(xiàn)象;千枚巖:灰綠色,千枚理發(fā)育,節(jié)理裂隙發(fā)育,常常與大型斷裂構(gòu)造相伴產(chǎn)出。
2.2.4白堊系巖性以頁巖或頁片狀泥灰?guī)r為主(見圖3),灰黑、灰綠色,風化后呈黃綠、灰綠色,質(zhì)地軟,薄層狀或頁片狀,節(jié)理裂隙極發(fā)育,易崩解裂解,含砂巖或石灰?guī)r薄夾層。
2.3地下水根據(jù)勘測區(qū)地下水的含水巖組、水動力特征、賦存條件、補給及排泄條件并結(jié)合勘探成果分析,含水巖組主要分為兩類,第四系孔隙含水巖組和基巖孔隙裂隙含水巖組:前者主要位于平原區(qū)或者河谷階地,地下水類型為潛水,地下水直接受大氣降水補給,地下水位隨季節(jié)變化很大,或者僅雨季含水;后者地下水的賦存無論從時間還是空間上分布均極不均勻,賦存狀態(tài)多數(shù)情況下呈帶狀或囊狀,主要賦存于砂巖夾層或斷裂破碎帶的適宜部位,地下水位、水量隨季節(jié)變化并不顯著。
2.4不良地質(zhì)沿線發(fā)育的主要不良地質(zhì)是滑坡和巖溶。
2.4.1滑坡滑坡是項目中最典型的,也是項目進行過程中影響最大的不良地質(zhì)現(xiàn)象,如圖4中PK94+775滑坡區(qū)視圖?;庐a(chǎn)生的原因較為復雜,主要是巖性不良,屬地質(zhì)病害多發(fā)地層。
2.4.2巖溶巖溶現(xiàn)象僅見線路后段的灰?guī)r峽谷地帶,線路以橋隧形式通過,主要體現(xiàn)為密集發(fā)育的溶孔、溶穴,代表性的巖溶如圖5所示。
2.5特殊性巖土
2.5.1泥灰?guī)r泥灰?guī)r由于其質(zhì)軟、易崩解、抗風化能力差、具膨脹性。由于其特殊的工程性能將會導致挖方邊坡滑移失穩(wěn)、個別路段填方路基變形、泥灰?guī)r挖方坡面沖刷嚴重,同時由于其工程性能差,不能作為路基填料而導致大量棄土、借土,代表性泥灰?guī)r如圖6所示。
2.5.2膨脹土除了泥灰?guī)r外,膨脹土有所發(fā)現(xiàn),其成因既有殘積、坡積,也有沖洪積;其分布也涉及了從平原、丘陵到山區(qū)的各種地貌單元,如圖7所示。泥灰?guī)r是一具中等膨脹性的軟質(zhì)巖,經(jīng)試驗分析可知,自由膨脹率為81%,遇水易軟化、失水易崩解、強度及承載力迅速降低是其主要特點。另外,泥灰?guī)r節(jié)理裂隙發(fā)育,裂隙面粗糙,無充填,閉合,表面為鐵銹薄膜,裂隙為地表水的下滲提供了又一通道,這也是泥灰?guī)r邊坡失穩(wěn)的主要原因之一。
2.5.3腐蝕性巖石主要是指石膏層(圖8),由于其易于溶蝕,具有強烈腐蝕性。
3勘探手段和方法
3.1地質(zhì)及工程地質(zhì)測繪1:50000的全線地質(zhì)及工程地質(zhì)測繪,從宏觀上反映路線走廊帶和小區(qū)域的地質(zhì)條件、地震、不良地質(zhì)和特殊性巖土等,為路線方案的優(yōu)化提供地質(zhì)依據(jù);1:1000或1:2000的工點工程地質(zhì)測繪反映工點范圍的工程地質(zhì)條件,為建筑場地穩(wěn)定性評價、構(gòu)造物墩臺布置、隧道洞室圍巖分類和隧道進出口的穩(wěn)定性評價提供工程地質(zhì)依據(jù)[1]。
3.2工程鉆探與挖探目的在于查明勘探深度范圍內(nèi)的地層巖性、獲取原狀、擾動巖土試樣及地下水試樣,并進行相關(guān)原位測試、水文觀測等。
3.3工程物探本次勘察主要采用地面淺層地震勘探(折射波法、反射波法、雷瑞面波法)、波速測孔及高密度電法等物探方法。主要應用于高邊坡、隧址及沿線不良地質(zhì)發(fā)育路段,目的在于確定巖土工程參數(shù)、輔助巖土工程分層、初步圈定溶洞、土洞的埋藏特征等,為場地類別劃分、隧道圍巖分類、路基邊坡設計、地基基礎工程施工、設計提供基礎數(shù)據(jù)。
3.4原位測試原位測試通常用來進行巖土工程分層,劃分場地類別、評價地基均勻性、計算巖土工程參數(shù)、計算地基承載力[2]。
3.4.1圓錐動力觸探(PDA/PDB)獨立或在鉆孔內(nèi)進行,適用于細粒土、軟巖及平均粒徑不超過60毫米的粗粒土壤??赏ㄟ^連續(xù)貫入200mm的錘擊數(shù)計算地基土的動貫入阻力,并據(jù)此計算地基土的極限承載力、靜壓樁或錘擊樁極限承載力,劃分場地類別。
3.4.2標準貫入試驗(SPT)在鉆孔內(nèi)進行,適用于粉土、砂土及礫質(zhì)土。并據(jù)此計算地基土的允許承載力及樁基的極限側(cè)摩阻力、極限端阻力,劃分場地類別。
3.4.3旁壓試驗自法國道橋工程師梅納(Menard,1956)將預鉆式旁壓試驗真正成為一項原位測試技術(shù)以來,經(jīng)過幾十年的完善、發(fā)展和推廣應用,旁壓技術(shù)在國外取得了很大成功。其應用領(lǐng)域涉及到地質(zhì)條件評價、淺基礎和深基礎設計中承載力的確定、基礎沉降計算諸多方面,已成為地基勘察和基礎設計的實用、可靠方法。在阿爾及利亞公路和鐵路勘察設計過程中,業(yè)主和外部監(jiān)督均要求橋梁樁基的計算必須采用法國標準,即采用旁壓試驗所取得的參數(shù)來進行計算;然而在中國的橋梁樁基計算中,大多是通過土工、標貫、動探等原位測試來獲得巖土的物理力學指標,通過查表、類比或地區(qū)經(jīng)驗等方式提供巖土體的容許承載力和極限摩阻力來計算樁長。旁壓試驗主要用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、殘積土、極軟巖和軟巖等,以取得巖土的極限強度、旁壓模量、初始應力[3,4],并據(jù)此計算地基土的極限承載力及樁基的極限側(cè)摩阻力、極限端阻力,劃分場地類別。
3.4.4孔壓水位計試驗用于地下水位觀測。
3.4.5淺層地震用于斜坡及隧道工程,以取得巖土波速參數(shù)。
3.4.6波速測孔用于隧道及構(gòu)造物場地,以取得鉆孔巖土波速參數(shù)。3.4.7鉆孔測斜主要用于滑坡或不穩(wěn)定邊坡監(jiān)控量測,以取得滑坡滑面深度或監(jiān)控變形速度等參數(shù)。
3.5室內(nèi)試驗
3.5.1一般規(guī)定巖土、水試樣采取應考慮工程對象、地層結(jié)構(gòu)、巖性特征及試驗目的[5],通常情況下取樣應滿足下列規(guī)定:土試樣的采取應考慮巖性特征及試驗目的:Ⅰ級土試樣通常在鉆孔中采用專門取樣設備完成或于探井中人工刻??;Ⅱ極土試樣采用適宜取樣設備完成;Ⅲ、Ⅳ級土試樣可以巖芯代替;巖石試樣可利用巖芯制作、挖探孔或于其它適宜部位直接刻取。
3.5.2取樣數(shù)量
3.5.2.1構(gòu)造物(包括橋梁、涵洞、擋墻)勘探點一般每1.0~2.0m取樣一件,遇土層變化時應立即取樣;當土層厚度大于5.0m時,可視具體情況分別于上、中、下部位各取樣一件。粘性土(或細粒土)必須采?、窦壨猎嚇?。對于長度大于100m的構(gòu)造物,主要土層采取Ⅰ級土試樣數(shù)量不得少于6件;一般構(gòu)造物主要土層采?、窦壨猎嚇拥臄?shù)量不得少于3件;砂類土除采?、?、Ⅳ級土試樣外,尚應分層采取代表性的Ⅰ、Ⅱ級土試樣;巖石必須采?、窦壴嚇?,試樣按不同巖性及風化等級分別采取,每一獨立工點同一巖性及不同風化狀態(tài)的取樣數(shù)量均不得少于三件。
3.5.2.2路基(一般路基、挖方、填方及斜坡)勘探一般在10m以內(nèi)每2.0m應取樣1件,10m以下每2.0m~3.0m取樣1件,如遇地層變化應立即取樣。粘性土(或細粒土)取原狀土樣;砂類土除采取擾動試樣外,尚應分層采取代表性的Ⅰ、Ⅱ級土試樣。樣品數(shù)量及等級由工程技術(shù)負責人根據(jù)工程特征或設計要求確定。如需采取Ⅰ級土試樣原則上同一工點或每一獨立地貌單元Ⅰ級土試樣不宜少于6件。
3.5.2.3隧道勘探隧道孔均應采取巖土試樣,且洞室頂面以上二至三倍洞室寬度范圍內(nèi)同一巖性及不同風化狀態(tài)的取樣數(shù)量均不得少于三組,若地質(zhì)條件復雜、巖性條件較差時,取樣數(shù)量尚應酌情增加。其他部位的取樣數(shù)量可酌情減少。
3.5.2.4水試樣的采取水樣的采取要考慮工程類型、可能的地基基礎型式、地貌單元、地質(zhì)條件,以滿足工程評價需求為原則。通常情況對大中橋,地表、地下水取樣數(shù)量均不少于兩件;長、特長隧道地下水取樣數(shù)量不少于兩件。但當含水構(gòu)造復雜或有多個含水層時應分層取水試樣,水試樣的采取應能代表天然狀態(tài)下的水質(zhì)情況。另外需要特別說明的是對于特殊巖性土,取樣質(zhì)量、數(shù)量尚應滿足專門評價要求。
3.5.3巖、土及水的試驗指標
3.5.3.1土壤鑒別試驗顆粒分析(篩分、沉降分析)、界限含水量、亞甲藍、砂當量、有機質(zhì)含量等,屬土壤鑒別、分類指標,通常均屬必做項目。
3.5.3.2物理試驗天然含水量、孔隙率、容重、顆粒密度、膨脹系數(shù)(rapportdegonflement)、膨脹力(contraintedegon-flement)、滲透系數(shù)、巖石磨耗、巖塊波速;
3.5.3.3力學實驗抗壓強度、抗剪強度、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)、前期固結(jié)壓力、巖石抗拉強度、巖石楊氏模量、巖石波松比、巖軟化系數(shù)、風化系數(shù)等;
3.5.3.4化學試驗腐蝕性CO2、硫酸鹽SO2-4、鎂離子Mg2+、銨離子NH+、PH酸堿度及土壤和巖石的碳酸鈣含量。
3.5.3.5巖土、水試樣測試及試驗應考慮工程對象、地層結(jié)構(gòu)、巖性特征,以滿足巖土鑒別,巖土工程評價、地基與基礎設計計算、施工設計為前提。
4幾點經(jīng)驗教訓和體會
4.1法國和阿爾及利亞規(guī)范中無勘探點平面布置和深度確定的條文由于勘察設計理念及角色定位的不同,阿爾及利亞項目無論是勘察深度還是廣度與國內(nèi)勘察相比都更加深入和細致,具體主要表現(xiàn)在測試試驗內(nèi)容頻次高、試驗要求高、特別是對筑路材料的勘察完全突破了國內(nèi)標準、理念及模式。另外,幾乎找不到對勘探工作量有規(guī)定的規(guī)范。法國的巖土工程師就很難理解中國規(guī)范為什么對鉆孔的間距和取土的間距都要規(guī)定得如此具體,而對于取土質(zhì)量起關(guān)鍵作用的取土器的標準卻不能嚴格執(zhí)行。本文中所介紹的勘探點的平面布置和深度確定原則都是我們與設計外部監(jiān)督、監(jiān)理和業(yè)主顧問團碰撞交流同意后實施總結(jié)的,因地因人因項目而異。
4.2對現(xiàn)場鉆探的孔壓水位計試驗要求特別嚴格。現(xiàn)場鉆探的孔壓水位計試驗用于地下水位觀測,我們按照國內(nèi)習慣做法,僅僅在鉆探的時候量取地下水位,而他們在鉆探后下放安裝PVC管,用砂粒石充填管子外壁和鉆孔的孔隙,加蓋加鎖,每個階段都對水位進行長期觀測。在每一階段(APS、APD、EXE)的地質(zhì)勘察報告審核時,對會對我方現(xiàn)場鉆探的孔壓水位計提出審查修改意見。這點值得我們學習,尤其是出現(xiàn)滑坡等地質(zhì)災害的時候,能對地下水進行全程動態(tài)監(jiān)測和分析。
4.3強調(diào)原位試驗,特別是旁壓試驗梅納爾旁壓試驗源自法國,從目前的法國規(guī)范體系而言,由于旁壓試驗廣泛的適應性,在重要構(gòu)造物基礎設計中的地位是不可替代的。國內(nèi)旁壓試驗應用不夠廣泛,我們在項目中需要學習,學習旁壓試驗現(xiàn)場操作、學習處理旁壓成果資料,最重要的是與設計的配套接口問題,旁壓成果資料地勘人員整理出來以后,設計人員怎樣應用到橋梁樁基計算中去,也需要學習。
4.4國內(nèi)勘察和設計的脫節(jié)問題在國外反映很明顯
4.4.1國內(nèi)設計院勘察設計組織脫節(jié)國內(nèi)大部分設計院將下屬勘察(巖土)分院(室、公司)與承擔主體設計的分院(室)并列,項目組織框架中也將地質(zhì)勘察作為一個獨立專業(yè)與其它設計企業(yè)并列。
4.4.2國內(nèi)勘察設計工程師知識結(jié)構(gòu)脫節(jié)由于組織脫節(jié),專業(yè)分工過細,一方面導致地質(zhì)工程師長期集中于勘察部門,專門從事勘察工作;另一方面,主體設計部門又缺少相關(guān)地質(zhì)人員,對勘察成果的應用過分依賴勘察單位。多年之后,地勘人員對公路專業(yè)知識知之甚微,難以領(lǐng)會設計要求,設計人員則將學校里曾經(jīng)學過的并不扎實的地質(zhì)知識還給了老師。這是我國工程師和國際巖土工程師的差異所在。設計院越龐大,內(nèi)部專業(yè)分工越細,工程師知識結(jié)構(gòu)越單一。工程師知識結(jié)構(gòu)的脫節(jié),則使得其綜合素質(zhì)及處理現(xiàn)場技術(shù)問題的能力大大降低。
4.4.3國內(nèi)勘察成果與設計文件脫節(jié)按照現(xiàn)行勘察設計文件編制辦法,地勘成果作為正式文件反映在設計成果中的內(nèi)容不多,且大多為最終成果的摘要,缺乏對勘察成果的分析、評價和研究,地勘報告過于獨立,與關(guān)聯(lián)專業(yè)的結(jié)合不緊,設計應用和審查管理極為不便。歐美等國在設計文件組成及編排方面,將各專業(yè)地質(zhì)勘察成果和相應設計融為一體,即便是小型構(gòu)造物,或一小段挖方邊坡,從地質(zhì)技術(shù)報告、計算參數(shù)確定、基礎計算、邊坡穩(wěn)定性驗算到設計圖紙匯編于一冊,便于設計審查和施工管理,也會有效減少因?qū)I(yè)接口矛盾而引發(fā)的質(zhì)量事故。
4.5勘察收費和勘查隊伍建設阿爾及利亞鉆探收費價格在每延米1萬第納爾上下,折合人民幣每延米1千元左右;室內(nèi)試驗當?shù)匾灿袊覍嶒炇?,價格也同樣是國內(nèi)的幾倍。阿國現(xiàn)場鉆探比較規(guī)矩,弄虛作假極少;但室內(nèi)實驗報告等待的時間比較久。阿爾及利亞使用的鉆機大多為液壓履帶式鉆機,而國內(nèi)使用的簡易鉆機在這邊不被監(jiān)理和業(yè)主認可,對比見圖9。阿國失業(yè)率很高,工作簽證指標越來越控制,類似工程項目可以考慮以當?shù)厝肆Y源為主的專業(yè)化勘察隊伍,承擔該地區(qū)勘探和室內(nèi)實驗工作。先以鉆探工人和實驗操作員慢慢過渡到機長和實驗分析員,這些在阿東西高速項目都有嘗試,效果效益不錯。
5結(jié)束語
本文以阿爾及利亞中土公司175鐵路項目方案優(yōu)化和設計審核的實踐經(jīng)歷,總結(jié)了項目的工程地質(zhì)條件,論述了在項目中采用的勘察手段和方法,分析了工程地質(zhì)勘察過程中的幾點經(jīng)驗教訓和體會,可供海外類似項目同行參考。
免责声明:以上文章内容均来源于本站老师原创或网友上传,不代表本站观点,与本站立场无关,仅供学习和参考。本站不是任何杂志的官方网站,直投稿件和出版请联系出版社。
工信部备案:蜀ICP备18023296号-3 川公网安备:51010802001409 出版物经营许可证:新出发蓉零字第CH-B061号 统一信用码:91510108MA6CHFDC3Q © 版权所有:四川好花科技有限公司
免责声明:本站持有《出版物经营许可证》,主要从事期刊杂志零售,不是任何杂志官网,不涉及出版事务,特此申明。