多年冻土地区公路工程地质勘察标准及质量控制指南

1、震后交通基础设施重建技术系列指南之六多年冻土地区公路工程地质勘察标准及质量控制指南目 录1总 则12前期准备工作13多年冻土工程地质分类24多年冻土地质调查与测绘35多年冻土工程勘探与取样56多年冻土试验107工程地质观测158各工程阶段资料整理与提交的成果16附录一：多年冻土按冻胀性、融沉性分类23附录二：冻土物理、热物理和力学参数25附录三 冻土融土的热物理参数261总 则1.0.1为适应公路工程建设的需要，指导多年冻土地区公路工程地质勘察，保证勘察质量，制订本指南。1.0.2本指南适用于多年冻土地区新建公路和改建公路的工程地质勘察。1.0.3多年冻土地区公路工程地质勘察，应查明冻土及与相连的一段土层的成因、类别、分布范围、物性参数、特别是对修建道路后冻土的发展趋势、危害程度以及道路的工程性质作出评价。并提出有效的处理措施。1.0.4冻土工程地质勘察的任务是在广泛充分收集分析多年冻土地区道路工程以前的科研、勘察、设计、施工等有关资料的基础上进一步查明沿线冻土工程地质以及冻土不良地质现象发育区段等的冻土工程地质特征，分析和评价公路路基下多年冻土的动态变化和稳定条件，为施工设计提供详细

2、的工程地质资料和所必须的参数。1.0.5多年冻土地区公路工程地质勘察，除应符合本指南外，尚应符合国家和交通部颁发的现行有关标准、规范的规定。2前期准备工作2.1多年冻土地区公路工程地质勘察准备工作应广泛收集以下内容：2.1.1沿线气象、气候资料，包括气温、降水量、蒸发量、风向、风速、日照、辐射、地温覆盖厚度与密度，一年内暖期和寒期的起记持续时间，冻结、融化深度等。2.1.2沿线已有的地形、地貌、工程地质、水文地质、多年冻土以及环境保护等资料。2.1.3以往做过的有关区域冻土条件：多年冻土的分布、厚度、成份、冰冻构造和年平均地温。年地温振幅为零的深度；冻土的物理、热物理及力学性质；季节融化层和季节冻结层的深度性质。冻融过程和形成规律以及用于评价冻土工程条件变化特征的原始资料等。2.1.4多年冻土地区道路及其他有关的科研、试验工程资料。2.1.5原有公路建设、改建工程的设计、施工及原有道路路况资料。2.1.6认真研究各有关方面的审批、评议和意见以及与建设工程有关的可资利用的资料。2.2在综合研究所收集的资料后，编制工作大纲，完成勘察、勘探、试验设备、仪器的准备和检校工作。2.3组织有关工程

3、技术人员熟悉和核对现场情况，确定重点勘察路段，落实勘探（孔）位，补充、修正勘探大纲。要作到不缺项，不遗漏勘探内容。3多年冻土工程地质分类3.1多年冻土依据其物理性质和对工程的影响程度进行综合冻土工程分类（见表3.1）。表3.1 综合冻土工程分类多年冻土类别土的类别融沉系数%冻胀性碎砾土石砂土、砂性土粉、粘性土少冰冻土1012（14）WP1不冻胀多冰冻土101811（14）21WPW0.9WL15弱冻胀富冰冻土182521280.9WLW1.2WL510冻 胀饱冰冻土25652865（70）1.2WLW70801040强冻胀含土冰层6565（70）708040强冻胀注：1）括号内数字为砂性土。 2）WP为塑限、WL为液限。 3）多年冻土按冻胀性、融沉性分类见附录一。3.2以控制冻土路基稳定性的最大容许沉降量为指标，以冻土路基稳定性为标准的公路工程多年冻土分类（见表3.2）。表3.2 公路工程多年冻土分类 含冰类型年平均地温低含冰量冻土高含冰量冻土少冰冻土多冰冻土富冰冻土饱冰冻土含土冰层高温冻土 -1.5融沉稳定型不稳定型低温冻土 -1.5热稳定型3.3根据冻土路基稳定性分类标准，综合考虑

4、冻土的岩性、含水量及温度对冻土路基稳定性的影响，在现有按融沉系数对多年冻土分类的基础上，补充多年冻土年平均地温对冻土路基稳定性的影响，以冻土的岩性、含水量及温度为主要影响因素的公路工程多年冻土综合分类（见表3.3）。表3.3 公路工程多年冻土综合分类方案 土的类别总含水量Wn（%）融沉系数A0（%）冻土温度Tcp（）稳定类型粗颗粒土粉粘粒含量15%1015%12细砂、粉砂14粘性土15%1218细砂、粉砂1421粘性土WpWn15%1825细砂、粉砂2128 -1.5热稳定粘性土Wp+7Wn15%2548细砂、粉砂2845 -1.5热稳定粘性土Wp+15Wn25 -1.5不稳定粉粘粒含量15%48细砂、粉砂45 -1.5热稳定粘性土Wp+354多年冻土地质调查与测绘4.1多年冻土工程地质勘察应包括冻土工程地质调查与测绘、勘探、冻土取样、室内试验和原位测试、定位观测以及冻土工程地质条件评价及其预报。4.2多年冻土工程地质勘察必须深入调查研究、查明建设地区的冻土工程地质条件，为选择线路方案、设计各类建筑物、制定施工方法、提出地质环境保护和恢复措施提供可靠依据。冻土工程地质调查，应包括下列主

5、要内容：4.2.1查明地貌形态特征、分布情况和成因类型并划分地貌单元；查明地貌与第四纪地质、岩性、构造、地表水以及地下水等与冻土现象的关系。4.2.2冻土的分布、埋藏、成分、结构、地下冰类型及其与各种自然条件的关系。4.2.3季节冻结与季节融化层土的成分、含水率和含冰量以及最大冻结与融化深度。4.2.4多年冻土的年平均地温、地表温度较差和冻层下卧岩层的温度变化动态。4.2.5分析影响冻土分布的因素、包括地理纬度、海拔高度、地形、地貌、地表水体（湖塘、河流等）、植被、地质构造，岩土性质及其含水量等，用以分析其与冻土工程特征的关系。查明高含冰量并土的分布情况及分布规律。对复杂地段应进行详细工程地质调绘、勘察和相应的试验工作。4.2.6地下水位置、类别、活动情况、补给与排水条件以及地下水与地表水的联系。4.2.7调查现有道路及建筑物的状态及病害，评价冻土对道路及建筑物的影响程度，记录完好建筑物的结构形式及防护措施。4.2.8调查现有排水沟、挡水堆、截水沟等排水设施，记录好流水方向，以便系统设计排水工程。4.2.9冻土现象的形成、分布、形态、规模和发育程度。4.2.10建筑物在施工和使用期间，

6、由于气候与人为因素对建筑场地冻土工程地质条件影响的预测。调查人为活动对冻土环境的影响情况，详细记录（或填图）已有取土坑的位置、取土范围、取土深度，并通过挖探查明取土坑的冻土上限和天然地面的冻土上限，用以分析路基人为上限的变化情况。此类试坑每公里不宜少于三个。4.3冻土工程地质调查与测绘，可提供下列成果资料：4.3.1调查与测绘说明书。4.3.2冻土工程地质测绘实际材料图。4.3.3综合冻土工程地质图或分区图。4.3.4综合地质柱状图及冻土工程地质剖面图。4.3.5各种素描图和照片等资料。4.4冻土现象的专门工程地质测绘的内容4.4.1冻土的分布区域；4.4.2冻土的类型（永久性冻土、季节性冻土，少冰冻土、多冰冻土等）；4.4.3冻土的人为上限；4.4.4冻土的沉降变形数据和规律。4.5多年冻土地区公路工程详细勘察阶段的工作，应在已确定的线路范围内及在初步勘察的基础上，继续进行系统而深刻的工程地质勘察工作，需要完成的具体任务如下：4.5.1根据冻土的分布情况划分出不同的地质分段。4.5.2应分段对冻土进行必要的物理、化学、水理、力学性质指标的测试及现场试验和原位测试，提供进行道路稳定性设

7、计计算的技术指标。4.5.3应对详细划分的典型不同冻土地区路段进行评价，并分析修建道路后冻土的演化和道路的稳定性，分段提供处理方案与技术措施。4.5.4应为冻土地区道路施工图设计提供所需的全部工程地质勘察资料与报告。4.5.5冻土地区道路地质详细勘察工作应在初勘的基础上进行补充和完善工程地质勘察资料，包括调查、测绘、勘探、试验和资料整理。4.5.6调查与测绘宽度应以能满足线路方案选择、工程设计和病害处理为原则，一般测绘宽度为路基中线两侧各100m。对于冻土条件特别复杂的路段，为满足工程需要，应根据冻土现象的发生、发展和影响范围以及冻土工程地质条件分析评价的需要予以扩大。5多年冻土工程勘探与取样5.1获取准确的上限及表征冻土的天然状态时的技术指标，取出保质、保量的岩芯和试样，是工程地质钻探的主要目的。准确地观察冻土构造类型，判定冻土上限位置。5.2多年冻土地区工程钻探应结合多年冻土的特点、工程类型、勘探目的，选择在适当的时间内进行。查明冻结或融化作用形成的不良冻土现象的发生、发展及分布规律的调查和勘探，宜分别在其发育期2、3月或7、8、9月进行；查明多年冻土上限埋深及工程特性的勘探宜在9

8、、10月进行。5.3我国的多年冻土区低，海拔高，在选择调查与测绘仪器时应注意仪器的使用范围：它们是否在地温和高海拔的条件下有足够的精度。5.4工程地质钻探设备的选择，应根据工程地质勘查目的、设计要求、地质条件、施工方法、钻孔结构、工作区域、经济合理性等因素进行选择。我国多年冻土的分布大多属天气变化无常，地区严重缺氧，地质条件复杂，冻土钻探技术要求特殊。为了保证质量，节省人力，提高效率，安全生产。对钻机设备选择，应选用性质优良车装钻机设备。5.5多年冻土勘察的技术和方法，同其它地区的勘察方法一样，包括工程地质调查与测绘、工程地质钻探、工程地质物探、土工试验等，由于多年冻土地区的特殊性，各种勘察方法的应用与在其它地方不同；另外，地温观测对于多年冻土的研究也是必不可少的，多年冻土的勘察技术也应包括地温的观测(地温在6.中专门指出)。5.6冻土钻孔技术要点5.6.1冻土钻探要求 5.6.1.1冻土钻孔的直径应大于89mm以上(开孔130mm，终孔91mm，一般110mm为宜)；5.6.1.2当冻土为第四系松散地层时，宜采用低速干钻，回次进尺一般以0.20.5m为宜；5.6.1.3遇高含冰量地层时，应采取快速干钻，回次进尺不宜大于0.8m；5.6.1.4对于冻结的碎块石土和基岩，宜采用低温冲洗液钻进；5.6.1.5为保持冻土层的孔壁稳定，应设置护孔管及套管封水或其他止水措施，防止地表水和地下水流人孔内，套管应露出地面0.10.2m，深度应下人冻土上限以下0.51.0m，孔口应加盖密封；5.6.1.6钻探和测温期间应减少对场地地表植被的破坏。已破坏的要在任务完成后恢复植被的天然状态；5.6.1.7对需要保留的观测孔和测温孔，应按勘察阶段要求处理，否则应及时回填。5.6.2钻探记录和编录要求5.6.2.1钻探记录应按钻进回次逐段填写，

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