基于地質(zhì)條件下的公路選線設(shè)計(jì)探討

任莎莎

（衡水市公路勘測(cè)設(shè)計(jì)所，河北 衡水 053000）

0 引言

道路定線要受自然條件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家政策、社會(huì)環(huán)境、道路美學(xué)和民族風(fēng)俗習(xí)慣等因素的制約。自然條件包括地形、地質(zhì)、水文、氣候和植被等。選線時(shí)應(yīng)深入進(jìn)行調(diào)查研究，收集足夠的自然條件等資料，查明特殊地區(qū)和不良地質(zhì)地段的分布范圍、類型、規(guī)模和嚴(yán)重程度及其發(fā)生、發(fā)展的原因和規(guī)律，靈活運(yùn)用選線原則和掌握選線要點(diǎn)。結(jié)合實(shí)踐，針對(duì)其中的幾種常見地質(zhì)條件提出公路選線的合理設(shè)計(jì)。

1 風(fēng)沙地質(zhì)下的公路選線

風(fēng)沙給公路養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營(yíng)帶來了沙害，其危害程度與沙源、風(fēng)力和地貌有關(guān)。其危害的具體表現(xiàn)為：一是風(fēng)蝕，即路基容易發(fā)生邊坡或路肩被風(fēng)蝕而遭破壞，以路堤的路肩和路塹的邊坡受害較為嚴(yán)重，有時(shí)路堤的路肩被局部掏空，危及行車安全；二是沙埋，在路基的零斷面，低路堤、淺路塹路段最易遭沙埋而造成路基積沙和排水不良等病害；三是堵塞橋涵，當(dāng)風(fēng)沙地區(qū)的橋涵被流沙堵塞時(shí)，一旦出現(xiàn)暴雨，因排水不暢，就會(huì)危及或沖毀路基。此外，風(fēng)沙還使空氣混濁不清，影響駕駛員視線，危及行車安全。做好公路沙害防治，需要采取各種有效措施，進(jìn)行長(zhǎng)期的治理。

針對(duì)風(fēng)沙對(duì)公路的危害，根據(jù)風(fēng)沙地質(zhì)條件，在進(jìn)行公路選線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)首先深入調(diào)查研究，弄清各種沙丘的成因、性質(zhì)、活動(dòng)情況以及風(fēng)力、風(fēng)向、沙源、地形和地貌等主要特征，應(yīng)當(dāng)盡可能繞避嚴(yán)重流沙地帶。在大面積沙丘地區(qū)，如流沙不能繞避，應(yīng)盡可能選擇在沙丘邊緣地帶、沙丘中的河流兩岸和古河道及沙丘之間的湖盆草灘、大山或高地的前緣背風(fēng)地帶等沙害較輕的地帶通過。而對(duì)于風(fēng)沙覆蓋的山地、丘陵地區(qū)，路線宜選在沙帶間的丘陵地通過。受條件限制，必須穿越沙帶時(shí)，則應(yīng)當(dāng)選取在沙帶最窄部位，以路堤正交跨過。在半固定和固定沙丘為主的局部流沙地區(qū)，路線應(yīng)盡量通過半固定、固定沙丘地區(qū)，并盡可能不通過沙丘的下風(fēng)側(cè)，而且應(yīng)當(dāng)避免沙體移動(dòng)掩埋公路。同時(shí)考慮到路線與主風(fēng)向垂直時(shí)，路堤的上風(fēng)側(cè)常形成大量積沙，使路肩遭受風(fēng)蝕，路塹亦容易積沙，邊坡易遭風(fēng)蝕，故路線走向應(yīng)盡量與當(dāng)?shù)仫L(fēng)向平行；另外應(yīng)當(dāng)盡量少設(shè)曲線，必須設(shè)置時(shí)，宜采用大半徑曲線，曲線段宜設(shè)路堤，并將彎道外側(cè)面對(duì)主導(dǎo)風(fēng)向。針對(duì)風(fēng)沙地質(zhì)條件的公路路線縱斷面設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量采用適當(dāng)高度的路堤，路基邊坡應(yīng)采用較緩的流線型，不填不挖路基及路塹都容易被沙埋。

2 凍土地區(qū)的公路選線設(shè)計(jì)

對(duì)于凍土地區(qū)的公路建筑物來說，其主要遭受到的危害集中在路基以及橋涵建筑部分。對(duì)于路基凍害，其表現(xiàn)為下沉和凍脹，一般遭受凍害是松散土和粉狀土的路塹及不填不挖路基。路塹凍害往往導(dǎo)致邊坡滑動(dòng)，邊溝擠壞，若遇埋藏冰層就成了泥槽。石質(zhì)路塹有裂隙水時(shí)，冬季凍結(jié)形成冰錐，危及行車安全。而對(duì)于橋涵建筑物遭受凍害則表現(xiàn)為基礎(chǔ)凸起和下沉現(xiàn)象，橋涵附近的冰錐、冰丘還可能產(chǎn)生冰塞現(xiàn)象，擠壓橋涵。

對(duì)于凍土地質(zhì)條件下進(jìn)行公路選線設(shè)計(jì)，在路線通過山坡時(shí)應(yīng)盡量選在平緩、干燥、向陽(yáng)的地帶。但鑒于陽(yáng)坡的融解層深度大，所以在山坡較陡、節(jié)理發(fā)達(dá)、風(fēng)化嚴(yán)重的陽(yáng)坡選線時(shí)，同時(shí)要兼顧考慮繞避不良地質(zhì)地段。當(dāng)路線通過山岳丘陵地區(qū)時(shí)，則適宜選取融凍坡積層緩坡的上部，沿著大河河谷定線時(shí)，宜選在高臺(tái)地上，以較短的距離通過多年凍土邊緣地帶，避免沿著融區(qū)附近的多年凍土邊緣地帶布線。路線宜選擇在巖石，卵石土，礫石土，粗、中、細(xì)砂和含水量小的粘土，粘砂土，砂粒土等少冰凍土地帶。在多冰凍土的地層通過時(shí)，應(yīng)避免在腐殖土、粘砂土、砂粒土和粉砂地段，尤其避免在飽冰、富冰凍土的含冰土層中通過。對(duì)于厚層地下冰、熱融滑坍、熱融湖（塘）、冰錐、冰丘和沼澤等不良地質(zhì)地段則首先要考慮繞避。同時(shí)對(duì)于凍土地區(qū)的公路路線應(yīng)盡量采用填方，盡可能避免挖方、零斷面或低填淺挖斷面。如受條件限制時(shí)，亦要縮短零斷面、半填半挖及低填淺挖段的長(zhǎng)度。在飽冰凍土和厚層地下冰地段，應(yīng)避免以挖方通過。大、中橋宜選在大河的融區(qū)地段或基底為少冰凍土的河段。注意避免將一座橋設(shè)在融區(qū)和凍土兩種不同的地基上。隧道應(yīng)盡量避免穿過地下水發(fā)育的地層。對(duì)于洞口位置則應(yīng)盡量避開熱融滑坍、冰錐、冰丘以及厚層地下冰等不良地質(zhì)地段。

3 黃土地區(qū)的公路選線設(shè)計(jì)

黃土地區(qū)的濕陷對(duì)建筑物的影響首先表現(xiàn)在，由于黃土遇水使粘結(jié)土粒的膠膜脹大，粘結(jié)力減弱，并使土內(nèi)起膠結(jié)作用的易溶鹽溶解，在自重及外力作用下即產(chǎn)生沉陷。公路建筑物不能適應(yīng)這種迅速沉陷，輕則變形開裂，嚴(yán)重時(shí)破壞倒塌。同時(shí)鑒于黃土溝谷兩岸一般工程地質(zhì)條件比較惡劣，坡腳不穩(wěn)，容易發(fā)生崩塌或滑坍。此外，黃土與其下紅土層接觸面多向溝床傾斜，有的紅土層不透水，地下水則沿此接觸面移動(dòng)或滲流，易產(chǎn)生滑坡。地面水滲入松散的黃土體內(nèi)，破壞了黃土的膠結(jié)性，同時(shí)在動(dòng)水壓力作用下，黃土中的膠體粘土微粒被水帶走，形成地面坍陷，繼而沖成洞穴，即稱陷穴。另外黃土路塹的主要問題是邊坡的穩(wěn)定性。它與路塹的深度、邊坡坡度、排水和防護(hù)等有關(guān)，還受地貌、氣候條件及黃土性質(zhì)的影響。

針對(duì)黃土地區(qū)地質(zhì)條件對(duì)公路的危害，為此對(duì)于這種地質(zhì)，公路路線應(yīng)盡量走在黃土塬、寬谷階地、平緩斜坡以及比較穩(wěn)定的溝谷地帶，盡量繞避陷穴與沖溝發(fā)育的塬邊和斜坡地帶。路線通過濕陷性黃土地區(qū)時(shí)，應(yīng)盡量選擇濕陷性輕微、地表排水條件較好的地帶通過。路線跨越黃土深溝時(shí)，應(yīng)結(jié)合地形，降低填土高度。當(dāng)溝谷寬敞，谷坡穩(wěn)定平緩時(shí)，可沿溝坡繞向溝谷上游以降低填高。當(dāng)溝谷深窄，谷坡陡峻且不穩(wěn)定，繞線困難，同時(shí)溝谷不長(zhǎng)，溝底縱坡較陡時(shí)，可將線位移向溝腦附近，以降低填高。高填路基具有基底不均勻下沉量大、占耕地多等缺點(diǎn)，在工程造價(jià)出入不大時(shí)，應(yīng)盡量采用橋梁方案。在跨越深溝時(shí)，應(yīng)盡量降低線位高度，并選在墩臺(tái)地基較好的地段通過。選線時(shí)還應(yīng)對(duì)深挖與隧道進(jìn)行綜合比較。黃土隧道應(yīng)繞避不良地質(zhì)地段，盡量設(shè)在土質(zhì)較好的老黃土層中，并注意避免偏壓。

4 高烈度地質(zhì)下的公路路線設(shè)計(jì)

不同地形和地質(zhì)條件下地震的危害表現(xiàn)為，深谷、懸崖、陡坡、陡坎等地段受震后容易產(chǎn)生崩塌。地震對(duì)不穩(wěn)定、風(fēng)化破碎的陡峻山坡也易造成滑坡及崩塌。地震還可促使古老滑坡、泥石流復(fù)活，并可造成新的泥石流。平原地區(qū)地震時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生地面裂縫，出現(xiàn)翻砂冒泥。地層的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件不同，地震危害的程度亦不相同。完整、風(fēng)化輕微的基巖、洪積膠結(jié)的大塊碎石土等地基最為穩(wěn)定。流塑狀態(tài)的粘性土、粘砂土層、飽和砂層（不包括粗砂、礫砂）、淤泥質(zhì)土、填筑土等地基抗震性能最差。飽和松散的粉細(xì)砂、細(xì)砂甚至中砂受震后，可能發(fā)生液化現(xiàn)象，使地基承載能力減弱或喪失。

處于高烈度的地質(zhì)條件下的建筑物，因強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的不同具有不同的抗震能力。隧道因埋藏在地層中而抗震能力強(qiáng)，但洞口和淺埋的隧道較易受地震的破壞。高路堤、深路塹易受到破壞。具有對(duì)稱的或整體結(jié)構(gòu)的橋涵抗震力較好。特大橋、大橋等大型建筑物，如地基不良，受震后墩臺(tái)基礎(chǔ)易產(chǎn)生下沉，橋墩臺(tái)支座、梁部亦易受到破壞或推移，修復(fù)不易。就建筑物的抗震能力來看，涵洞比橋梁好，隧道比深路塹好。

因此，干線公路應(yīng)盡量繞避高烈度地震區(qū)，難以避開時(shí)，路線應(yīng)選擇在最窄處通過，并宜采用低路堤。路線必須通過高烈度地震區(qū)時(shí)，應(yīng)盡量利用有利地形，避開懸崖陡壁、地形復(fù)雜和不良地質(zhì)地區(qū)，以減少地震可能造成的破壞。地震區(qū)橋梁位置應(yīng)盡量選擇在良好的地基和穩(wěn)定的河岸地段。如必須在易液化砂土、粘砂土、軟土或穩(wěn)定性較差的河岸地段通過時(shí)，路線應(yīng)盡量與河流正交。

5 結(jié)語(yǔ)

本文探討了常見地質(zhì)災(zāi)害對(duì)公路建設(shè)的影響，提出基于地質(zhì)條件下的公路選線策略，把握公路選線繞避災(zāi)害的選線技巧，在重視地質(zhì)勘察的同時(shí)通過科學(xué)合理選線，采取積極的應(yīng)對(duì)措施，以確保公路選線的安全性。

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