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公路地质勘探中挖掘机挖探技术的运用研究

来源:学术堂 作者:周老师
发布于:2015-10-29 共2726字
摘要

  1 概述

  挖探工程是公路工程地质勘查中十分重要的部分,主要为地质勘察做好准备工作。挖探工程和钻探相比,其具有的优势是挖掘的范围比较广,地质人员能够更快、更加直观地观察到整个地层的结构,并能够准确地判断出不同岩层的特性,而且还能够克服各种的地形结构对挖掘机的要求,同时在挖掘的时候就能够直接进行试验,直接反映出不同地层之间的空间分布等等。此外,操作起来也比较简单,一般只需要一到两个施工人员,对地形没有限制。最近几年来,我国公路工程发展十分迅速,挖掘机技术的使用也更加频繁,在实际使用的过程中能够有效地避免过去挖掘方式带来的问题,降低了施工成本,提高了挖掘效率,相比钻探更加安全。挖探技术在当前公路地质勘探中十分常用,获得了大家的好评。

  2 工程概况

  某公路全线采用二级公路技术标准,全长 12.1km.桥梁1090.2m/16 座,其中大桥 6 座,中桥 4 座;涵洞 312.6m/24 道;隧道961m/4 座。在某公路的工程地质勘察中大量采用了挖掘机挖探的方法,取得了很好的经济技术效果。

  3 挖掘机挖探技术具体应用分析

  3.1 采用挖掘机挖探方法的地理条件

  例如某公路 K0+400~K2+500 段布置有 10 座中小桥,沿路线1kM 河床落差达 50m,河床中普遍分布有 2m~5m 厚的卵石、砾石,砾石、卵石含量超过 50%,含漂石、块石,河床深槽中常年有水,但水深在非雨季一般为 0.5m~1.0m.河谷地形上高差较大,离公路较远,交通不便。勘探如采用钻机钻探,钻机搬迁非常困难,搬迁的时间甚至超过钻进的时间。由于卵石、砾石的大量存在,钻机钻进时需要采用厚壁套管跟进、泥浆冲洗、复合钻头钻进,钻进效率差,每班次进尺只有 2m~4m.这样每座桥勘探需要至少 3 天时间。因山区工程地质条件往往变化很大,在公路建(构)造物基础范围内,钻孔移动 1m的位置,工程地质条件往往变化,如岩石的埋深相差有时就达 2m~3m,甚至出现相差达 10m 的情况。另外,卵石、砾石的分布往往不均匀,经常有透镜体出现,采用钻探往往难以查清公路建(构)造物基础范围内的工程地质条件。为了加快勘探进度、减小费用、提高勘探有效性,决定采用挖掘机挖探方法。

  3.2 勘探用的挖掘机的选用及挖探方式

  勘探用的挖掘机,不需要对工程施工用的挖掘机进行特殊改造,根据地理条件可以直接调用。在当地调用一辆小型履带式挖掘机,沿河对桥位逐个进行挖探。采用小型履带式挖掘机,主要是适应河道狭窄时挖掘机的通行。履带式挖掘机适应复杂地形的通行,河道中有不太深的水也能通过。挖掘机到达桥位处,首先平整一个平台作为挖掘机操作平台,然后对桥墩台处土、石进行挖掘。探坑的范围以大于桥墩台范围为佳,这样可以全面查清墩台范围内基岩岩面起伏情况,但由于受到地形的影响,探坑的具体范围可以根据现场条件确定。根据预测的挖深及岩土性质,采取放坡或不放坡措施。实际上采取挖掘机施工技术即可,不同的是地质技术人员要事先大致预测探坑范围内工程地质条件,对挖掘机操作人员具体交代注意事项。挖掘时要采取慢挖、一次性挖土(岩)量要少的原则,以查明工程地质条件为主要目的。

  3.3 挖掘岩土层时的注意事项

  在挖掘岩土层的时候,由于岩土层的结构在震动的情况下会出现崩塌,所以应该尽量保证挖掘机在工作的时候减少扰动。在需要对土层进行勘查的时候,应该在确保土层下没有地下水或者有少量的地下水,地质构造比较稳固的时候,才能够把对土层进行勘查。

  为了后面工作的开展,在挖深的过程中应该对挖掘的情况进行记录。需要对土层进行细致的勘查,其中主要包括岩层的地质结构、基岩的分界线、风化的程度、以及地下水的情况等,并把这些数据做好记录。对一些不能认为测量的部分需要采用仪器进行测量,并对土层进行采集样品并试验。

  通常来说,地下岩层的厚度在 1.5m-4m 左右,一个供探测的土坑可以在半个小时到三个小时内完成。对于那些埋藏比较深的地方,岩层的厚度超过 5m.在开始挖掘的时候,如果挖出来的土质为卵石,那么就说明地下土层的结构比较迷失,能够承担桥梁的承载力,如果土质比较差,不能够满足桥梁的承载力,那么就需要采取加固措施,来提高地基的稳固性。

  某公路工程中需要架设十个桥梁,采用了挖掘机进行地基的深挖工作,平均每一个桥梁需要一个小时的时间就能够做好地质勘查工作。这十座桥梁中有三个桥梁的岩石厚度在 1.5m-2m 的范围内,需要半天的时间把地质情况了解清楚。在探明地质情况之后,可以对深坑进行回填,这样在建筑工程的过程中也不会对环境造成破坏。当前通常情况下的桥梁工程都采用挖掘机挖深技术。在修建桥梁的时候,可以在桥梁下面布置两个钻孔,并实行土层测试,这个钻孔也可以作为钻探孔,能够探测到挖掘的深度,这不仅提高了勘探的速度,同时还减少了投入的费用,提高了探测的科学性和可靠性。

  4 挖探技术在公路地质勘探中的优势

  由于我国地形比较复杂,在进行山区公路修建的时候更需要采用挖掘机地质勘探方式,这在实际的使用中起到了很重要的作用。

  不仅能够提高劳动的效率,而且还能够解决安全问题。此外,还能够解决地下水挖掘等问题。利于某公路工程就处于丘陵地带,地形起伏比较大,地层土质主要是粘土和卵石。为了能够更加了解公路地质情况,并为后面的公路设计提供资料,可以使用挖掘机进行挖掘,能够更加容易满足要求,特别是在挖深的深度超过了公路管路的深度,也就是达到了 2m-3m 的深度,效率比较高。

  地下结构比较复杂,土质种类比较多,采用大功率的挖掘机能够克服土层的各种情况,甚至是比较坚硬的岩石,能够方便进行取样,在加上一些特定装置之后就可以进行土层测试了。不同的挖掘机可以挖掘的深度是不同的,当前市场上有一种 22m 臂长的挖掘机,能够挖掘的范围是 21m,深度能够达到 16m.如果采用这种挖掘机进行挖深,能够满足山区公路工程的需要,而且对于基岩深度浅的隧道都可以配合物探进行勘察。

  5 结束语

  挖掘机在当前的公路工程中普遍使用,除了能够应付山区等地形比较复杂的工程之外,在平原地区应用的更加广泛。在平原地区的公路工程地基勘探中,勘察深度比较浅,可以使用挖掘机进行深挖,效率比较高。例如,某工程的公路工程地质勘察挖深中就采用了挖掘机。有些工程需要收集不同深度的土层样本,这就需要挖掘机在挖掘到不同深度的时候,施工人员做好样本采集工作。相比钻孔挖掘技术来说,挖掘机能够直接挖掘不同深度,而钻孔挖掘及时则需要在不同位置打不同深度的孔进行土样采集。采用挖掘机挖深能够适应当前高效的工程建设。在未来的发展中,挖掘机挖深技术将会应用的更加广泛。

  参考文献

  [1]JTGC20-2011.公路工程地质勘察规范[S].北京:人民交通出版社,2011.

  [2]JGJ87-92.建筑工程地质钻探技术标准[S].北京:中国建筑工业出版社,1992.

  [3]常士骠,张苏民,等。工程地质手册(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

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