基于地質(zhì)分析的路線方案精細(xì)化設(shè)計

何瑛雄 （湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，湖南 長沙410008）

隨著山區(qū)高速公路建設(shè)的發(fā)展，在復(fù)雜工程地質(zhì)條件下如何進(jìn)行路線方案的精細(xì)化設(shè)計顯得異常重要，通過路線方案的精細(xì)化設(shè)計可以成功地避開不良地質(zhì)體，從而節(jié)省大量的工程處治費(fèi)用。基于此，筆者以廣西桂林至三江高速公路龍勝段典型復(fù)雜路段為例，提出了基于地質(zhì)分析的路線方案精細(xì)化設(shè)計方案。

1 工程地質(zhì)概況

廣西桂林至三江高速公路龍勝段長36km，屬構(gòu)造剝蝕中-低山地貌，地形起伏大，山高坡陡，多呈“V”型溝谷［1］。沿線屬桂北淺變質(zhì)巖區(qū)，由元古界上板溪群、震旦系、寒武系地層組成，主要巖性有板巖、千枚巖、變質(zhì)砂巖、泥質(zhì)砂巖、泥巖、硅質(zhì)頁巖、硅質(zhì)巖、炭質(zhì)頁巖等，從極軟巖到堅(jiān)硬巖均有分布。沿線不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，共查明滑坡24處 （其中大型滑坡6處）、巖堆6處、潛在不穩(wěn)定邊坡7處、巖脈及構(gòu)造發(fā)育帶4段［2］。因此，在宏觀選線時應(yīng)避開上述大型不良地質(zhì)體，在山體有可能失穩(wěn)時，應(yīng)從工程穩(wěn)定、施工條件和安全營運(yùn)的長期影響等擇優(yōu)選定路線方案。

2 路線方案精細(xì)化設(shè)計

2．1 納榮至瓢里段

1）工程地質(zhì)條件 該段地形和地質(zhì)條件復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害分布廣泛。瓢里-麻江斷裂帶是最復(fù)雜的第三斷裂帶，由多條張扭性或壓扭性斷層組成，表現(xiàn)為多期次的構(gòu)造復(fù)合，且沿構(gòu)造帶充填多期次侵入的花崗巖，可見圍巖捕擄體及接觸帶地段被蝕變、烘烤等接觸熱變質(zhì)作用。

2）精細(xì)化設(shè)計過程 該段復(fù)雜的工程地質(zhì)條件，加之在建的大云水電站及瓢里工業(yè)區(qū)的干擾，導(dǎo)致路線方案優(yōu)化極為艱難。具體分析過程如下：①前期工程可行性研究階段的方案 （簡稱工可方案）沿河谷左側(cè)山坡展線，地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)該方案中不良地質(zhì)體頻現(xiàn)，先后經(jīng)過大云滑坡、納榮古滑坡的中下部，部分路段地形險峻，且大云水電站干擾嚴(yán)重，因而工程實(shí)施可行性差，故提出B3方案 （見圖1）。②B3方案。通過設(shè)置大云1號、2號隧道繞避了大云電站及大云滑坡，但進(jìn)一步勘察發(fā)現(xiàn)納榮高架橋處于1號滑坡地段，大云1號隧道進(jìn)口段600m嚴(yán)重偏壓且出口段分布于2號滑坡處，工程實(shí)施可行性差。③K方案。其前段從納榮跨越尋江繞避納榮古滑坡、巖堆1、2等眾多不良地質(zhì)體，設(shè)大云隧道穿越高山，于大云電站下游250m處再次跨江順接于大云村后山，充分體現(xiàn)了地質(zhì)分析選線的工作思路，但由于該方案需要2次跨越尋江，極大增加了工程施工成本，因而可行性差。④B2方案。其前段與K方案前段基本相同，其后段則繼續(xù)沿尋江右岸前行，并設(shè)上塘沖隧道、瓢里隧道穿越高山。由于瓢里隧道位于第三斷裂帶無法成洞，故否定B2而提出B2-1方案，該方案設(shè)上塘沖隧道穿越高山后G321國道上邊坡展線，避免了以隧道方式穿過第三斷裂帶，但所設(shè)上塘沖隧道仍處于沿三門斷裂帶侵入的巖體中，蝕變帶巖體風(fēng)化后呈大孔隙比、高壓縮性土狀，施工風(fēng)險極大。⑤C5方案。其前段與K方案前段基本相同，其后段將K方案線位左偏60m從瓢里工業(yè)區(qū)邊部通過，該方案消除了不良地質(zhì)地段的高邊坡，確保了項(xiàng)目后期運(yùn)營安全。根據(jù)上述分析，確定C5方案為最優(yōu)設(shè)計方案。

2．2 百幅山段

1）工程地質(zhì)條件 K90＋450～K92段邊坡分布大面積崩坡積層，以強(qiáng)～中風(fēng)化砂巖塊石為主，粒徑最大15m，粉質(zhì)黏土及碎石土充填，層厚10～30m。坡面塊石層松散分布，多架空，植被稀少，坡度35～45°，地表水極易下滲帶走充填的細(xì)粒土從而使塊石層進(jìn)一步架空。K87＋300～K87＋700段處于涂家古滑坡地段，山坡陡峻，為震旦系長安組 （含礫）泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖等。古滑坡成因系河流凹岸側(cè)壁沖刷將坡腳淘空使上部巖體臨空，加之坡體內(nèi)分布軟弱夾層 （泥巖）在地下水滲透及軟化作用下，導(dǎo)致上部巖體沿軟弱夾層面產(chǎn)生滑動。

2）精細(xì)化設(shè)計過程 工可方案和K方案均沿尋江展線，發(fā)現(xiàn)涂家古滑坡后提出K-1方案，經(jīng)后期勘察發(fā)現(xiàn)該滑坡是穩(wěn)定的，故不考慮K-1方案。此外，為繞避潛在不穩(wěn)定邊坡還進(jìn)行了K-2方案研究，該方案前段與K方案相同，其后段通過設(shè)置交州尋江大橋跨越至尋江左岸，經(jīng)勘察發(fā)現(xiàn)該路段在G321改建時堆棄大量廢土方，受水庫蓄水漲落影響，邊坡坍塌現(xiàn)象將更嚴(yán)重，對橋梁墩柱及樁基等結(jié)構(gòu)不利。同時，水下橋梁基礎(chǔ)長度達(dá)1．6km，施工難度大，故K-2方案明顯比K方案差。但上述方案均無法繞避潛在不穩(wěn)定邊坡，因而擬定C2方案以隧道裁彎取直穿越百幅山。該方案不僅繞避了潛在不穩(wěn)定邊坡地段，規(guī)避了庫岸再造的影響，而且在技術(shù)指標(biāo)和水下施工難度等方面均有較大改善。根據(jù)上述分析，確定C2方案為最優(yōu)設(shè)計方案。

圖2 百幅山段設(shè)計方案圖

2．3 石門段

石門是龍勝縣與三江縣分界的標(biāo)志性景觀，為保護(hù)這一獨(dú)特景觀，沿河岸以橋梁和路塹通過石門，待工程完工后再通過人工方式修復(fù)石門。該路段為近河谷硬質(zhì)巖陡坡地段，受河流深切卸荷的影響，陡坡一定范圍內(nèi)巖體存在卸荷變形，大范圍修建施工便道將破壞原有坡體的應(yīng)力平衡，而新的應(yīng)力集中，將使巖體中原生構(gòu)造裂隙產(chǎn)生改造，生成新的張拉破壞。因此，施工開挖極易引起邊坡的變形破壞，給石門景觀帶來不可恢復(fù)的損失。下邊坡展線于石門之間以大跨徑橋梁再次跨越尋江，但石門地段尋江水深30m，大跨徑箱梁深水基礎(chǔ)施工較為困難。橋梁橫穿石門時其厚重的砼梁體與石門秀美的景色反差強(qiáng)烈，破壞了原有的自然美。再者石門過水?dāng)嗝嫘∏宜魍募保绊懶泻?。若以連拱短隧道方式通過石門，則明洞所占比例高，偏壓嚴(yán)重，施工困難，工程造價高。若采用弧形隧道從穩(wěn)定性較好的圍巖中繞過，則無次生地質(zhì)災(zāi)害，對石門景觀保護(hù)最好，因而為該段最優(yōu)設(shè)計方案。

3 結(jié) 語

根據(jù)具體工程地質(zhì)條件，運(yùn)用地質(zhì)分析方法對桂林至三江高速公路幾段典型復(fù)雜工程地質(zhì)條件路段進(jìn)行路線方案的精細(xì)化設(shè)計，確定在納榮至瓢里段采用C5方案，在百幅山段采用C2方案，在石門段采用弧形隧道從穩(wěn)定性較好的圍巖中繞過，上述設(shè)計方案避免了次生地質(zhì)災(zāi)害，降低了施工難度并節(jié)省工程造價，因而具有可行性。

［1］廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局 ．廣西壯族自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志 ［M］．北京：地質(zhì)出版社，1985．

［2］交通部第一公路勘察設(shè)計院 ．公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范 ［M］．北京：人民交通出版社，1995．