基于麻昭高速對西南山區(qū)地質(zhì)選線原則的探討

張 鯤

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

基于麻昭高速對西南山區(qū)地質(zhì)選線原則的探討

張 鯤

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

根據(jù)云南麻昭高速公路項(xiàng)目的勘察設(shè)計(jì)情況，提出了“六宜六不宜”的碎石土地區(qū)地質(zhì)選線方案設(shè)計(jì)原則，指出通過對沿線地質(zhì)條件的調(diào)查，擬定合理的地質(zhì)選線原則，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全等方面使地質(zhì)服務(wù)于公路總體設(shè)計(jì)是地質(zhì)選線的關(guān)鍵。

地質(zhì)選線，碎石土，不良地質(zhì)，高速公路

0 引言

山嶺重丘高速公路勘察設(shè)計(jì)過程中，地質(zhì)選線的重要性得到了廣泛的認(rèn)可，山高坡陡、斷裂構(gòu)造發(fā)育、巖土體結(jié)構(gòu)脆弱、風(fēng)化嚴(yán)重等特殊的地質(zhì)環(huán)境條件是地質(zhì)災(zāi)害形成的基礎(chǔ)和根本原因。在設(shè)計(jì)周期有限的前提下如何做好地質(zhì)選線工作，成為山嶺重丘區(qū)高速公路路線方案成敗的關(guān)鍵。

1 項(xiàng)目概況

麻柳灣—昭通公路是國家高速公路網(wǎng)G85重慶—昆明公路中的一段，是我國高速公路主骨架的重要組成部分，也是云南出省通往四川及內(nèi)地的交通主動脈。本項(xiàng)目對完善國道主干線公路網(wǎng)，改善滇北地區(qū)交通條件，促進(jìn)滇北貧困地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

2 地層巖性

麻柳灣(K0+000)—里底壩(K13+000)段：為深切中高山峽谷地貌，河谷深切，設(shè)計(jì)線路沿河谷布設(shè)，河谷狹窄，地形起伏大。巖性主要為灰?guī)r、泥灰?guī)r、粉砂巖、細(xì)砂巖、泥巖、頁巖，屬堅(jiān)硬～較堅(jiān)硬層塊夾軟結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組，巖石力學(xué)強(qiáng)度不均一。巖體結(jié)構(gòu)面較為發(fā)育，巖石破碎，褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造均較發(fā)育。

里底壩(K13+000)—止點(diǎn)段：為峰叢洼地(谷地)溶蝕地貌，河谷切割較深。巖性主要為灰?guī)r、泥灰?guī)r、粉砂巖、細(xì)砂巖、泥巖、頁巖，屬堅(jiān)硬～較堅(jiān)硬巖類，巖石總體強(qiáng)度高。

3 地質(zhì)構(gòu)造

本項(xiàng)目區(qū)位于“川滇經(jīng)向構(gòu)造帶”的北段東緣，東部與華夏式構(gòu)造交接，以南北向構(gòu)造、北東向構(gòu)造最為明顯，為主要構(gòu)造，二者以明顯的聯(lián)合、復(fù)合關(guān)系交織在一起，前者以明顯的等距性發(fā)育于測區(qū)北部，后者呈“多”字形排列于測區(qū)南部；北西向構(gòu)造不太發(fā)育，僅在大關(guān)附近零星出露。

4 不良地質(zhì)

路線所經(jīng)區(qū)域工程地質(zhì)條件較差，不良地質(zhì)發(fā)育，主要不良地質(zhì)現(xiàn)象有崩塌與危巖、巖堆、滑坡、順層邊坡、巖溶。1)崩塌與危巖。線路跨越區(qū)巖性主要為淺海相碳酸鹽巖及濱海相和海陸交互相的沉積巖，大部分地段上部為硬質(zhì)巖(砂巖、灰?guī)r等)，下部軟質(zhì)巖(泥灰?guī)r、頁巖、泥質(zhì)粉砂巖等)，部分巖體軟硬相間。軟弱巖體受風(fēng)化剝蝕，常形成巖石崩落，特別是溝谷兩岸，崩塌發(fā)育較為集中。2)巖堆。全線巖堆分布廣泛，地層巖性為塊石、碎石，為塌落的巖體在坡腳的堆積物，個(gè)別塊石塊徑可達(dá)15 m。堆積體物質(zhì)組成不均一，孔隙度大，結(jié)構(gòu)松散。3)滑坡。項(xiàng)目沿線分布有一定數(shù)量的古滑坡體、老滑坡體，覆蓋層主要為粉質(zhì)黏土，含泥巖風(fēng)化巖塊、碎石，土質(zhì)較疏松，下伏基巖?；瑒訋е饕獮樯喜勘浪逊e體與巖堆基底面滑動，受集中降雨、上部堆載、路基開挖等不利因素的影響，易誘發(fā)滑坡。4)順層邊坡。線路所經(jīng)局部地段邊坡為順向坡，地層巖性為砂質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖，山體坡度50°～70°。5)巖溶。工程沿線分布有厚層灰?guī)r、白云巖，為可溶性巖石，其間可能發(fā)育巖溶，對工程安全不利。

5 碎石土地區(qū)地質(zhì)選線方案設(shè)計(jì)原則

麻昭高速公路為山嶺重丘區(qū)地形，地質(zhì)、地形、氣象條件復(fù)雜，巖堆、滑坡、不穩(wěn)定斜坡等不良地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，路線方案的合理性直接影響著工程方案、造價(jià)和施工進(jìn)展。筆者結(jié)合麻昭高速公路的設(shè)計(jì)和施工情況，總結(jié)出碎石土地區(qū)地質(zhì)選線的“六宜六不宜”原則，為以后類似項(xiàng)目的建設(shè)提供借鑒和參考。

1)宜避不宜擾。對于重大不良地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡、崩塌、巖溶、泥石流等，采取“宜避不宜擾”的設(shè)計(jì)原則。當(dāng)難以避讓時(shí)應(yīng)避重就輕，采取合理的路線線位予以穿越，以盡量減少對不良地質(zhì)的擾動。主要原因有以下三點(diǎn)：a.不良地質(zhì)現(xiàn)象，特別是滑坡、順層邊坡、巖溶等的發(fā)育往往具有區(qū)域性，一般來說如果發(fā)育一處，其相鄰路段存在隱伏的類似不良地質(zhì)現(xiàn)象的可能性較大，工程總體治理費(fèi)用高。b.限于工程地質(zhì)勘察的局限性，以及地質(zhì)條件的不確定性，治理不良地質(zhì)現(xiàn)象的費(fèi)用往往難以控制，易造成施工時(shí)實(shí)際治理費(fèi)用遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)治理費(fèi)用。此外，因設(shè)計(jì)變更及施工周期均較長，個(gè)別路段不良地質(zhì)現(xiàn)象的整治工作甚至?xí)斐晒饭て谘娱L。c.重大不良地質(zhì)如滑坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡等，其本身工程治理費(fèi)用高。麻昭高速公路沿線分布數(shù)量眾多的古滑坡體、老滑坡體、大型巖堆體。如K0～K6段，線位沿關(guān)河河岸布設(shè)，兩側(cè)河岸發(fā)育不同規(guī)模的滑坡達(dá)八處之多。本項(xiàng)目路線根據(jù)滑坡體分布情況，靈活展線，合理利用橋梁或隧道穿過，避讓了不良地質(zhì)體，減少工程投資。

2)宜隧不宜橋。在巖堆分布廣泛，地質(zhì)斷裂構(gòu)造發(fā)育，地震烈度大，巖體破碎的地區(qū)，由于隧道相對于橋梁具有抗震能力強(qiáng)，施工方便、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，且受不良地質(zhì)影響較小，結(jié)合路橋隧方案對路線進(jìn)行多方案比選，倡導(dǎo)“多打隧道少架橋，少做特殊結(jié)構(gòu)橋”原則，選擇項(xiàng)目走廊帶內(nèi)最優(yōu)線位。

麻昭高速地層巖性以石灰?guī)r、砂巖為主，產(chǎn)狀呈水平狀范圍分布較長，采用隧道方案，有利于隧道的掘進(jìn)及支護(hù)，便于施工展開。本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)，通過橋隧方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，優(yōu)先采用隧道的形式布線。

3)宜逆不宜順。在一山兩坡或一河兩坡的地形條件下，當(dāng)巖層走向與路線基本平行且?guī)r層傾角較大時(shí)，會產(chǎn)生一側(cè)順層一側(cè)逆層的兩個(gè)路線方案。對于順層邊坡，不恰當(dāng)施工開挖坡腳，形成臨空面，在自重作用下，巖層沿土軟弱夾層或節(jié)理產(chǎn)生剪切滑移，可能發(fā)生整體順層下滑失穩(wěn)，導(dǎo)致邊坡順層滑坡破壞。因此，一般應(yīng)盡量選擇逆層邊坡側(cè)，以防止出現(xiàn)大規(guī)模順層滑坡。

本項(xiàng)目腰巖大橋段較好的踐行了這一思路。路線在K26～K27段沿灑漁河北岸布設(shè)，經(jīng)過腰巖、猴子崖。該段地形陡峭，地層巖性為泥灰?guī)r，覆蓋層薄，邊坡坡面為230°∠45°，巖層產(chǎn)狀為60°∠32°，根據(jù)邊坡與巖體結(jié)構(gòu)面關(guān)系赤平投影圖分析，邊坡坡向與巖層傾向相反，對邊坡穩(wěn)定有利。該段線位選擇時(shí)，選擇該岸進(jìn)行展線，并做了橋隧方案的比選。同時(shí)，考慮到邊坡穩(wěn)定，開挖邊坡實(shí)施橋梁樁基可行，從造價(jià)的角度，采用橋梁方案穿過。

4)宜填不宜挖。麻昭高速公路大關(guān)段現(xiàn)狀地面線橫坡陡于40°的段落約占全線的60%以上，路線如采用路基形式穿過，不可避免的會出現(xiàn)近山側(cè)挖方，遠(yuǎn)山側(cè)填方的半填半挖的路基形式。此時(shí)，對路塹和路堤邊坡高度的考量，直接影響著工程支護(hù)難度和造價(jià)。由于本項(xiàng)目廣泛分布的巖堆體，其主要成分為碎石、塊石以及粉質(zhì)黏土充填，空洞大，不密實(shí)，含水量高，現(xiàn)狀邊坡基本處于自然狀態(tài)極限平衡狀態(tài)，切坡開挖破壞原有的應(yīng)力傳遞，極易誘發(fā)坡頂開裂塌方，進(jìn)而誘發(fā)牽引式滑坡，工程支護(hù)難度及造價(jià)均大幅增加。如采用填方通過，其所施加的附加應(yīng)力相對較小，便于支擋。因此，一般而言，對于半填半挖的路基形式穿過的斜坡地段，單斷面上宜盡量加大填方的占比。

5)宜高不宜低。山區(qū)高速公路在選線過程中，如遇一面坡地，通常會產(chǎn)生高、中、低線的線位選擇問題，本文建議對碎石土地質(zhì)地區(qū)，宜優(yōu)先考慮高線方案，因?yàn)樵谝幻嫫碌匦螚l件下，坡角一般會覆蓋厚度不等的崩塌堆積或殘坡積層，在邊坡開挖過程中，易誘發(fā)牽引式滑坡，增加工程處治費(fèi)用。

本項(xiàng)目在K9+200處，路線沿巖堆體后緣展布，并采用放緩邊坡的挖方形式，即對巖堆體上部進(jìn)行了卸載，促進(jìn)了巖堆體穩(wěn)定，同時(shí)節(jié)約了工程支護(hù)費(fèi)用。

6)宜分不宜整。受地形等條件限制，麻昭高速公路總體地形特點(diǎn)為斜陡坡段落分布較長，且地質(zhì)破碎，由于地表橫坡陡，特別是在半填半挖路段，采用整體式路基斷面易造成高填、深挖規(guī)模大，工程支護(hù)困難，影響路基穩(wěn)定。

分離式路基結(jié)合左右線不同縱坡的高低路基設(shè)計(jì)可以有效降低填挖高度，節(jié)約工程造價(jià)及降低施工風(fēng)險(xiǎn)。對于隧道路段，由于隧道的設(shè)計(jì)間距要求，也需要結(jié)合隧道布置設(shè)置分離式路基。

6 結(jié)語

勘察設(shè)計(jì)應(yīng)遵循地質(zhì)先行的原則，在路線布設(shè)過程中結(jié)合項(xiàng)目區(qū)域地質(zhì)條件，合理的布設(shè)線位，靈活運(yùn)用路橋隧元素，減少工程造價(jià)，降低施工難度。本文提出的地質(zhì)選線原則是麻昭高速工程的成功經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，是建立在對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件認(rèn)知的基礎(chǔ)上，類比工程得出的經(jīng)驗(yàn)，對于類似高速公路具有一定的借鑒意義。由于不同的公路建設(shè)項(xiàng)目地形、地質(zhì)條件千差萬別，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際地質(zhì)條件，并結(jié)合以往的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定合理的選線原則。

[1] 高文濤，雷 剛.山嶺區(qū)復(fù)雜地質(zhì)高速公路地質(zhì)選線方法[J].公路，2012(5):15-17.

[2] 姜 濤，王 輝.地質(zhì)選線在鳳大高速公路設(shè)計(jì)中的實(shí)踐[J].公路，2013(3)：35-38.

[3] 聶承凱，孫永紅.公路工程地質(zhì)選線與方案綜合設(shè)計(jì)[J].公路，2003(11):98-100.

[4] 麻丁一,艾長發(fā).復(fù)雜山區(qū)高速公路選線的思路和體會[J].中外公路，2008(8):37-40.

[5] 卿三惠,楊 英.高烈度地震區(qū)鐵路工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)綜合選線[J].鐵路工程學(xué)報(bào)，2013(11):88-90.

The discussion of the southwest mountainous geological line selection principle based on Ma-Zhao expressway

Zhang Kun

(AnhuiTransportConsulting&DesignInstituteCo.,Ltd,Hefei230088,China)

According to the survey and design for Ma-Zhao expressway program in Yunnan, the paper points out the principle for “Six Favorable and Unfavorable” aspects for the geological route selection scheme at gravel areas, and points out the road integrated design with geological service from economy, environment protection, and safety from the investigation on the geological condition along the line and makes out the reasonable geological route principle.

geological route selection, gravel, unfavorable geology, expressway

1009-6825(2015)07-0126-02

2014-12-26

張 鯤(1975- )，男，高級工程師

U412.3

A