伊春至嘉蔭公路工程地質(zhì)特性研究

張旭東，張振利，車殿國(guó)

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 概述

1.1 路線地理位置、地形、地貌

伊春至嘉蔭公路位于黑龍江省東北部，起點(diǎn)為伊春市區(qū)，經(jīng)五營(yíng)區(qū)、湯旺河區(qū)、嘉蔭農(nóng)場(chǎng)，終點(diǎn)為嘉蔭縣城，路線全長(zhǎng)213 km。為小興安嶺主峰及其東北麓山前平原區(qū)，地勢(shì)西南高東北低，伊春至四零段為小興安嶺低山丘陵區(qū)，新青段位于新青凹地內(nèi)，地勢(shì)平坦，相對(duì)高差僅20m;四零至嘉蔭為山前平原區(qū)，地勢(shì)較為平坦，溝谷縱橫，多為頂平漫崗式地形。路線大部分位于河流漫灘及一、二級(jí)階地上。植被基本為次生林、塔頭地和少部分耕地，局部低洼地段為多年凍土區(qū)。

沿線所經(jīng)河流為松花江水系第三大支流湯旺河及其屬于黑龍江水系的結(jié)列河及其支流。

1.2 路線所在地區(qū)氣候及自然區(qū)劃

為寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季受極地大陸氣團(tuán)控制，嚴(yán)寒干燥，降雪天較多;夏季濕熱多雨。春秋兩季因冬夏季風(fēng)交替氣候多變。春季多大風(fēng)，降雨少，蒸發(fā)快，易于干旱;秋季多寒潮侵襲，降溫急劇，常有凍害發(fā)生。年平均氣溫0℃，年平均降雨量631mm。雨季集中在6～8月份。年降雪日約50d，最大積雪深度49 cm。季節(jié)性最大凍結(jié)深度2.80m。全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，最大風(fēng)速為28m/s。

沿線地區(qū)公路自然區(qū)劃分為I2區(qū)，即為北部島狀多年凍土區(qū)。公路工程地質(zhì)分區(qū)為小興安嶺山地區(qū)。

2 地質(zhì)條件

本區(qū)系新華夏構(gòu)造體系第二隆起帶—張廣才嶺隆起帶之北側(cè)。有華夏系及新華夏系兩個(gè)構(gòu)造體系，華夏系構(gòu)造體系對(duì)本區(qū)的綜合構(gòu)造形態(tài)起著基本的控制作用，新華夏系明顯控制著中生界地層和燕山早期侵入巖。上元古界、上古生界地層及其相應(yīng)的褶皺、斷裂等大體呈北東向等分布;中生界以后的沉積、火山噴發(fā)及褶皺、壓性斷裂的分布方向多為北北東向。較大構(gòu)造有友好河-湯旺河扭斷裂、湯旺河斷裂、烏伊嶺-金林?jǐn)嗔?、太平溝斷裂、黑龍江斷裂?/p>

前第四系地層主要有下黑龍宮組(D21x)大理巖、友好組(J3y)火山碎屑巖、寧遠(yuǎn)村組(J3n)酸性火山巖和火山碎屑巖、孫吳組(N1-2s)黃色砂礫巖(泥巖)、華力西晚期(γ43)及燕山早期(γ5

2)侵入花崗巖(花崗閃長(zhǎng)巖、白崗質(zhì)花崗巖、閃長(zhǎng)巖、白崗巖)等。第四系地層主要為一級(jí)階地堆積(Qp1)和二級(jí)階地堆積(Qp2)，主要由粉質(zhì)黏土、砂及礫石等組成、第四系全新統(tǒng)(Qh)河流沖積層，主要由砂及礫石等組成，厚度小于3m。

3 區(qū)域地震

根據(jù)《國(guó)家地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》，線路區(qū)的地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，地震設(shè)防烈度Ⅵ度。按《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ004-89)規(guī)定，構(gòu)造物設(shè)計(jì)只需構(gòu)造設(shè)防，不做防震設(shè)計(jì)。

4 工程地質(zhì)條件

路線地層分布較為簡(jiǎn)單，覆蓋層為第四系沖洪積及堆積地層，由黏性土及砂礫組成，頂部多為存在厚度0.5～0.8m的腐殖土，局部低洼地段存在多年凍土，基巖為花崗巖、砂巖及泥巖。

橋涵基本位于湯旺河、結(jié)列河及其支流漫灘及階地上，覆蓋層厚度較小，一般小于10m，覆蓋層一般巖土為砂、卵礫石，基巖為砂巖、泥巖及花崗巖，新青凹地及嘉蔭凹陷內(nèi)地層分布差別較大。

5 水文地質(zhì)條件

沿線地表水主要為湯旺河、結(jié)列河其支流。地表徑流深約100mm，徑流變差系數(shù)為0.55，河流屬于封凍性河流，具有明顯的季節(jié)性。根據(jù)自然地理和地表水分布特點(diǎn)，沿線劃分為河谷沖積平原區(qū)和丘陵漫崗區(qū)。地下水主要以潛水和上層滯水為主。由于本區(qū)有多年凍土，因此存在固態(tài)水，即多年凍土中的冰。另外有少量基巖裂隙水。

依據(jù)資料，本地區(qū)地表水及地下水對(duì)鋼筋混凝土無腐蝕性。

6 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

6.1 路線工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

路線展布基本為山前坡地、崗地及部分漫灘區(qū)，路基土主要為黏性土、碎石土及卵礫石土，下部為巖石風(fēng)化物，地下水位埋深較大，地下水對(duì)路基影響極小，為良好路基;局部河谷漫灘區(qū)及林間濕地存在軟土及多年凍土，需處理。

6.2 橋涵工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)橋位處巖土層空間分布及其物理力學(xué)性質(zhì)，凹地橋梁一般可選擇礫石層做為天然基礎(chǔ)持力層，局部礫石層厚度較小，不適合天然基礎(chǔ)，應(yīng)選擇樁基礎(chǔ)。丘陵區(qū)覆蓋層厚度較小，下部基巖強(qiáng)度較高，基礎(chǔ)應(yīng)選擇天然基礎(chǔ)。局部風(fēng)化帶厚度較大處，可選擇樁基礎(chǔ)。

6.3 不良地質(zhì)評(píng)價(jià)

本段路線不良地質(zhì)主要為季節(jié)性凍土凍脹、軟土、多年凍土等問題。

本地區(qū)季節(jié)性凍土最大凍深為2.80m。判定凍深范圍內(nèi)粘性土具有強(qiáng)凍脹性—特強(qiáng)凍脹性，路面設(shè)計(jì)中宜考慮防凍脹的要求，橋涵設(shè)計(jì)應(yīng)注意選用抗變形能力較好的結(jié)構(gòu)并注意基礎(chǔ)防凍害處理。

地表腐殖土、淤泥質(zhì)土、淤泥、草炭等，結(jié)構(gòu)疏松，孔隙比大，含水量高，壓縮性高，地下水位高，承載力偏低，具強(qiáng)凍脹性，可采取清除軟土換填碎石土或天然砂礫的方式進(jìn)行地基處理。

本地區(qū)分布多處多年凍土，大部分位于低洼地段，覆蓋塔頭等植被。凍土一般凍深3～5m，最大凍深達(dá)12m。本段多年凍土的地溫較高，處于退化階段，極不穩(wěn)定。在凍土路基處理上，宜采取破壞多年凍土的設(shè)計(jì)原則，對(duì)埋藏淺、凍上厚度小的多年凍土采取全部挖出含冰土層、換填粗顆粒土后再填筑路基，提高路基高度，降低垂直地溫梯度;放緩邊坡，加強(qiáng)側(cè)向散熱，減小垂直熱阻;改善排水設(shè)施，加強(qiáng)地面排水;選擇適宜路基填料，以防止地表水滲入基底造成路基融沉或因毛細(xì)作用而造成的凍脹病害。為徹底消除多年凍土對(duì)路基穩(wěn)定性的影響，可考慮采用橋梁通過。

6.4 筑路材料評(píng)價(jià)

沿線可作為筑路材料的巖土較多，以風(fēng)化花崗巖、砂礫巖為主，有少量粘性土及沖積砂礫石，但粘性土含水量偏較高。開挖等級(jí)一般為Ⅱ-Ⅳ級(jí)，路基處理、路基防護(hù)工程以及橋涵基礎(chǔ)砌石工程所需砂石材料均可滿足?；◢弾r風(fēng)化砂礫儲(chǔ)量豐富，可作為路基填料。