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高速公路论文2018年精选范文一：全工程地质方法在荷兰高速公路施工和拓建中的应用
0 前 言
荷兰目前正在扩建多条高速公路以缓解交通拥堵现象。扩建工程既要快速进行以减少对现有基础设施干扰，同时又要严格保证其平整度，以满足高速公路使用年限期间的乘客安全和舒适。设计施工书要求 30 年内 25 m 其不均匀沉降应小于 5 cm，如果检测不均匀沉降超过临界阈值，其产生的维修费用由施工方承担。由于道路路面的变形是由道路和路基的变形导致的，故查明地下特征有利于达到公路扩建横向和纵向的设计和性能要求( 需考虑因素见图 1) 。本文重点研究荷兰西部全新世海洋和河流沉积层的现场调查方法，在这些沉积层上修建路堤所产生的不均匀沉降的设计规范和预测模型正在研究中将会在近期发布。
Fookes 等( 2000) 提出的全工程地质法已在荷兰西部软土地基处理中得到了应用。全工程地质法是在工程初期对施工场地地质和地貌历史的认识基础上，采取相应现场调查和监测程序，识别工程相关地质灾害，并将调查成果与工程师和项目经理交流。Baynes 等( 2005) 论证了西澳洲巴古克拉通地区的全地质历史，以规划新建铁路布局。在荷兰西部线性基础设施建设中，Fookes 方法为改善现场勘察方法提供了基础，从而产生了地下声音模型，投标承包商可利用该模型计算其风险，以便给出更精确报价，通过优化设计降低建设维修费用( 至少可预测其费用) 。因其他因素比地质因素对线性工程选线更起控制作用，所以 Fookes方法并不用来选择线性工程的最佳线路。123软土非均质体砂质路堤设计要求性能要求注: ①均匀性的性能指标和不均匀沉降设计规范之间的关系; ②路面和路基的不均匀沉降的发展模式; ③一种能表征丰度，几何形状，非均质体属性的现场调查方法图 1 软三角洲沉积地区高速公路设计所需考虑的因素本文揭示了用以研究扩建公路软土地基的现有方法和建议方法的区别。早期相关文献中，以荷兰鹿特丹北部代尔夫特和斯希丹之间一段( 临时) 废弃的高速公路为试点，解释和说明了综合利用机载激光测高数据和低、高频电磁数据建立地表模型的优点。
1 荷兰西部高速公路扩建相关工程问题
在软土地基上扩建高速公路，与其相关的地质灾害以高压缩性、软弱和非均质性最受工程关注。①地面沉降的幅度控制着建设路堤所需砂量; ②不均匀沉降既要不延误高速公路的开始营运时间，同时又不危害其长期使用。选用适当的地基处理和预压技术减少不均匀沉降仍是一项挑战，特别是在路堤与堆积结构的过渡点; ③尽管地面承载力低，但路堤边坡失稳概率必须低于 0. 000 1; ④当发生显著水平位移时，应确保毗邻的公共设施能继续服务; ⑤在使用竖向排水管降低地下水位时，应防止附近的地表水与更新世水域联通。必须防止地下水受到污染和浅水盐碱化;⑥即使发生大的沉降变形，路面和地下水位之间也应留有足够的距离，防止路面因冻胀作用而损毁。
所有这些地质灾害必须在路基工程设计中进行处理。自荷兰引进设计建设合同后，咨询专家和承包商都尽力满足纵向平整度的严格要求。其主要问题是不均匀地基土( 如深埋河道) 的特性描述和把建设后沉降和路面平整度联系起来的岩土工程设计模型。本文侧重于三角洲沉积环境典型不均匀地下介质特征的现场勘察。
2 现行方法的案头研究到初步现场调查在案头研究阶段
承载力的计算完全依赖于静力触探确定的参数。对现有路面和软弱夹层的沉降、固结、稳定性、起伏度和变形的预测，很大程度上依赖于室内试验所确定的参数。常规试验( CUR，2003) 包括对未振动岩芯试样和每隔 3 m 的压缩性( 只针对黏性土) 、强度、变形的测试，每 0. 5 ～ 1. 0 m进行指标和分类测试。如果地质环境较复杂，其测试强度则加倍。对室内试验的类型和强度的一定程度的改善是适当的，但对最好的室内试验的应用不在本文涉及范围之内。
在投标前阶段，初次打钻和静力触探都由委托方安排。在投标阶段，有意竞标者将有几个月的时间对初勘结果进行检查，提出设计和投标价格。由于时间紧促，投标者几乎不可能实施额外的现场勘察来确定其设计细节和施工方案。中标后至场地砂料预加载之前，第二次勘察需在非常有限的时间内完成。在第二次勘察与初勘结果有严重偏差是常见的，此阶段对设计的修订可能会产生大幅度的价格调整。
高速公路现行的现场勘察更应该被概括为一种“工程方法”而非一种“工程地质方法”。对工程区的地质和地貌历史的掌握经常限制于 1∶50 000 地图所提供的信息。场地特殊地质背景的概念模型很少用来指导现场调查工作，这是因为由静力触探和钻孔取样的土体体积与工程影响范围内的总体积相比是微不足道的，对地基土条件的垂向插值是一个难点。物探技术可以提供更多的连续的可以反映沿线土体情况的图像，但这些技术的应用有限。荷兰西部的三角洲沉积可能在水平方向上有大约 10 m 的非均质体，而当前每隔 100 m 布设的静力触探很容易遗漏这些非均质体。荷兰西部的很多公路都证明这些小规模的非均质体对道路的平整度有显著影响。
3 方案研究和初步现场勘察的建议
建议方法是在静力触探和钻孔相关选扯之前，反复详细说明地下地基土的概念模型。概念模型可以反映由地质和地貌历史形成的地基条件，包括对场地地层、结构、过去和现在地貌演化过程以及过去和现在气候条件。这有助于预测场地在施工期间和建成后的工程性能。
可行性研究阶段第一步包括通过评估地图材料和相关文献识别区域地质和包括自然和人为因素在内的后沉积事件，可参考荷兰知识分院的 1∶50 000 的地形图、土壤图和地质图。由地形图和土壤图上寻找到的山脊，可作为反演图的指标。这些山脊与掩埋的河道相关联，河道内充填沙，并由泥炭层和黏土层限制。在反演图中，这些河道过去“低”，现在“高”，这是地下水抽吸效应加快了自然差异压缩的结果。当为改善地基在其上覆盖砂层时，这些古河道会导致更多的差异沉降; 因此，确定砂体位置对优化施工非常重要。砂体的精确位置在土基和桩基的过渡部位，砂体的精确位置变得尤为重要。一旦加载数米砂并覆盖硬质路面，非均质体造成路面颠簸的最大埋深、与周围土体的最小差别、最小尺寸和坡度都是未知的，正在进行的研究将更深入地探讨这些作用。浅埋坚硬非均质体对道路平整度持续影响。配有典型图例的 1∶50 000 地质图不仅描绘出地表沉积，而且概括了整个全新世序列，根据成因和岩性定义地层。由于用来构建地质图的钻孔密度较低，埋藏地质特征的位置只是粗略估计。地质图上所显示的位置、宽度和衍生可能是错误的，或者会遗漏地质体，其仅包括大于 50 m 的地质结构，并且人类野外识别的高程差也有限制。虽然如此，在缩小场地规模之前，需要了解区域地质的概念模型。
当河流沉积物堆积在莱茵河 － 默兹河带时，Berendsen和 Stouthamer( 2001) 对河流的天然沉积的研究有利于获得地下地质体的几何形态、规模和出现频率等一般性信息。例如，网状河流沉积比曲流沉积有更显著的非均匀性，网状河流包含很多狭窄河道，其堤坝往往被裂隙通道侵蚀( We-erts，1996) 。这些河道大部分太小，无法表现在 1∶ 50 000 的地质图上，只能通过地质图上的图例注释标注它们的存在。
自农业耕作开始，由于降低地下水位的循环过程、近地表材料的氧化和深部地层的压缩，荷兰圩田已经下陷数米，水务局档案可以查询到降低地下水位与地表水准的历史数据。这些数据可用来预测未来沉降，而沉降会影响该区域内没有建筑在桩基础上的所有建筑。
使用 1∶50 000 地图足以识别大范围的区域地质和选择适当的地层概念模型。适用于荷兰西部软土沉积的典型模型包括曲流模型、网状河流模型和潮汐沉积模型。这些模型为非均质体的丰度、规模和几何形状的纵、横向的分布提供了框架。1∶ 50 000 的地质图揭露了主要特征体如河道带和洪泛区的位置，并可推断相关单元体的可能位置。
使用 1996 年至 2003 年间对整个荷兰进行机载激光测高调查得出的地表数字高程数据，可以完善场地的地貌分析。其每 16 m2的点密度大于 1，最大标准偏差为 20 cm，最大系统误差为 10 cm，拥有更好的平均性能，可以显示场地规模的细微差异压缩。通过微小进步，可看到很多意外特征。与地形图和土壤图不同，地表高程图显示的是未经人为解译的原始信息，新手也可以轻松发现浅埋河道及其支流，并选择需要额外现场调查的位置。专家能分辨地质环境中的建
