桐-官線主要工程地質(zhì)問題及處治措施

袁奇，王蓉蓉

(1.貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴陽 550081；2. 貴州省清鎮(zhèn)市水務局，清鎮(zhèn) 551400)

1 工程概況

桐梓至官倉改擴建公路位于遵義市桐梓縣。官倉鎮(zhèn)作為貴州省100個現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)示范園區(qū)之一，燎原鎮(zhèn)作為桐梓縣規(guī)劃的工業(yè)園區(qū)，桐梓至官倉改擴建公路將連接上述兩個園區(qū)，使官倉鎮(zhèn)的特色新鮮農(nóng)產(chǎn)品能夠快速進城銷售，有利于提升兩鎮(zhèn)的協(xié)調(diào)發(fā)展能力。此外，桐梓至官倉改擴建公路的建設能帶動公路沿線釣魚臺、朱天鄉(xiāng)村、仙人山等旅游景點的開發(fā)，拉動沿線巖窩田、板梨槽、洗腳溪、鉤魚臺、楠木村等村寨的土地開發(fā)。因此，該公路建設對于桐梓縣內(nèi)片區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展、引資開放、推動桐梓產(chǎn)業(yè)培育和特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，融入黔中經(jīng)濟區(qū)發(fā)展格局具有重要促進作用?，F(xiàn)有桐梓至官倉公路以四級公路為主，道路平縱指標低，路面差，特別在越嶺路段，彎多坡陡，道路的通行能力和服務水平嚴重不足。因此，有必要對現(xiàn)有四級路進行升級改擴建為二級路，提高平縱指標及路面路況。

桐梓至官倉改擴建公路起于桐梓縣燎原鎮(zhèn)與國道G352平交。沿線經(jīng)巖窩田、田壩新村、田壩村委會、插臘園、洗腳溪、城頭箐、釣魚臺、楠木村、營坪山、大河口，終點與192鄉(xiāng)道平交順接，全長17.617 km。

本文通過野外地質(zhì)調(diào)查及鉆探方法，對桐梓至官倉改擴建公路沿線的各種工程地質(zhì)問題進行分析總結，最后提出相應的處治措施。從而給項目在設計和施工過程中提供科學依據(jù)，

2 主要工程地質(zhì)問題

盡管工可階段及施工圖兩階段對項目沿線途經(jīng)區(qū)域進行了詳細的勘察，多條比較線對不良地質(zhì)體進行繞避，但K線工程地質(zhì)問題的出現(xiàn)仍不可避免，主要集中于棄渣、巖溶、軟土、高填方、深路塹5個方面。

2.1 棄渣

新建二級路在原有四級路基礎上進行改擴建，由于種種原因，棄渣來源及種類較為復雜(表1)。

表1 桐-官線沿線棄渣統(tǒng)計

2.2 巖溶

改擴建工程沿線經(jīng)過的地層由新到老為第四系(Qel+dl)松散堆積體、二疊系下統(tǒng)茅口組(P1m)灰?guī)r、棲霞組(P1q)灰?guī)r，志留系下統(tǒng)韓家店組(S1h)頁巖、龍馬溪組(S1l)泥質(zhì)灰?guī)r與鈣質(zhì)頁巖互層，奧陶系上統(tǒng)五峰組(O3w)泥質(zhì)灰?guī)r、澗草溝組(O3j)泥質(zhì)灰?guī)r，奧陶系中統(tǒng)寶塔組(O2b)、十字鋪組(O2sh)泥質(zhì)灰?guī)r，寒武系中上統(tǒng)婁山關群(∈2-3ls)白云巖。

周訓華[1]指出貴州每條高速公路建設均會不同程度遇到巖溶地質(zhì)問題，巖溶主要是由于可溶巖的存在而造成。桐-官線改擴建工程沿線經(jīng)過的地層中，灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及白云巖較多，因此需對巖溶問題高度重視。工可階段和施工圖兩階段我們都進行了詳盡的勘察工作，發(fā)現(xiàn)在K5+560存在下伏巖溶，K5+560存在地表塌陷坑，塌陷坑下溶洞較大、暗河發(fā)育，沖積角礫遍布(圖1)。

2.3 軟土

軟土[2]是指天然含水率高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土，泛指軟黏土、淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土、泥炭等軟弱土。根據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTG C20-2011)[3]對軟土的勘察要求，經(jīng)過工可階段和施工圖兩階段的踏勘察工作及鉆探取樣，劃分以K15+628～K16+042為代表的12段軟土(表2)。

表2 桐-官線沿線軟土統(tǒng)計

圖1 K5+560下方溶洞堆積角礫

2.4 高填方

《公路路基設計規(guī)范》(JTG D30-2015)[2]規(guī)定：邊坡高度大于20 m的路堤，應進行獨立工點設計。盡管經(jīng)過多條比較線不斷對比、以及對K線不斷局部的微調(diào)，在K6+090～K6+140段右側仍有一段高填方路堤。該段路基上覆1～3 m含碎石粉質(zhì)粘土，出露基巖為寒武系中上統(tǒng)婁山關群(∈2-3ls)白云巖，巖層產(chǎn)狀352°∠15°，路線走向6°，路線與巖層走向接近平行。路基中心最大填高13.35 m，最大邊坡高度22.14 m。

2.5 深路塹

《公路路基設計規(guī)范》(JTG D30-2015)[2]規(guī)定：土質(zhì)挖方邊坡高度大于20 m，或者巖質(zhì)挖方邊坡高度大于30 m的路塹，應進行獨立工點設計。盡管經(jīng)過多條比較線不斷地對比及對最終K線的調(diào)整，在K6+730～K6+900左側仍有一段深路塹。該段邊坡上覆1～2 m粉質(zhì)粘土，出露基巖為寒武系中上統(tǒng)婁山關群(∈2-3ls)白云巖，巖層產(chǎn)狀352°∠15°，路線走向136°，路線走向與巖層走向接近平行。

3 處治措施

3.1 棄渣處治措施

鑒于沿線棄渣來源及種類較為復雜，因此棄渣的處治須根據(jù)其成分和體積進行判定。由于K0+360、K5+560及K13+100～K15+200老路沿線的棄渣量都比較小，因此建議直接清除即可。對于K0+410處2 482.12 m3的粉煤灰棄渣，處治措施需結合《公路路基設計規(guī)范》(JTG D30-2015)[2]進行探討分析?！豆仿坊O計規(guī)范》(JTG D30-2015)[2]規(guī)定：路堤采用粉煤灰、工業(yè)棄渣等特殊填料，或特殊干旱或特殊潮濕地區(qū)時，在保證路基強度和回彈模量要求的前提下，通過試驗論證，壓實度可降低1～2個百分點。由于2 482.12 m3的量不大，考慮到試驗問題及施工不便，因此建議清除。

3.2 巖溶處治措施

《公路路基設計規(guī)范》(JTG D30-2015)[2]規(guī)定：當頂板的厚度與路基跨越溶洞的長度之比大于0.8時，溶洞頂板巖層可不作處理。根據(jù)野外調(diào)繪所得K5+560工程地質(zhì)剖面圖(圖2)，塌陷坑生活垃圾底部與溶洞已經(jīng)聯(lián)通，故此處巖溶路基必須處理?？紤]到頂板完整性較好及下伏溶洞雨季過水需求，結合探訪村民近50 a的溶洞過水情況，因此建議將溶洞底部礫石清除之后，修建涵洞以滿足雨季過水需求。同時將溶洞正上方頂板白云巖揭開填筑片石混凝土，以此增強路基穩(wěn)定性。

圖2 K5+560工程地質(zhì)剖面圖

3.3 軟土處治措施

軟土路基的處治，須結合具體工點的地形地貌、工程地質(zhì)條件、軟土分布及厚度、填土高度、道路荷載等綜合因素進行技術經(jīng)濟比選[4]。通過桐梓至官倉改擴建公路全線12段軟土的綜合分析，建議進行換土填石處理。

3.4 高填方處治措施

K6+090～K6+140段填方路基邊坡位于一斜坡上，上覆1～3 m含碎石粉質(zhì)粘土。由于填方為土石混填，經(jīng)過綜合比選，建議填方邊坡坡率為1∶1.5～1∶1.75，邊坡采用襯砌拱護坡進行坡面防護；基底超挖4 m臺階及增設土工格柵防護；溝底增設盲溝，坡腳增設護腳墻。設計之后，對K6+120橫斷面穩(wěn)定性分析：路堤填料C=0 kPa，φ=35°；粉質(zhì)粘土C=15 kPa，φ=23°。邊坡整體性較好，安全系數(shù)大于1.3，滿足規(guī)范要求。

3.5 深路塹處治措施

坡率法設計邊坡主要是在保證邊坡穩(wěn)定的條件下確定邊坡的形狀和坡度[5-6]。然而放坡需結合地層巖性、巖層結構面發(fā)育程度、原始地形地貌及最終防護措施綜合確定?！豆仿坊O計規(guī)范》(JTG D30-2015)[2]規(guī)定：巖質(zhì)路塹邊坡高度H在不大于30 m時，II類邊坡弱風化邊坡坡率在1∶0.5～1∶0.75。根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查，邊坡基巖為寒武系中上統(tǒng)婁山關群白云巖，巖性較好，外傾結構面的發(fā)育程度及結合程度，以K6+817.98橫斷面作為K6+730～K6+900段邊坡的典型橫斷面進行分析討論，選擇3種放坡方案(圖3)。第一種方案：1∶0.75坡率進行放坡；第二種方案：1∶0.5坡率進行放坡；第三種方案：考慮到原始地面線較陡，1∶0.5放坡后第二級邊坡可一沖到頂，避免第三級邊坡產(chǎn)生，減小對原始坡面的開挖。

圖3 3種放坡方案

根據(jù)3種不同方案下的邊坡高度進行方案比選(圖4)。第三種方案邊坡高度最小，防護面積也就最小，減小了施工過程中開挖工程數(shù)量，降低了對原始坡面的開挖揭露從而降低擾動。因此建議第三種方案作為路塹的放坡選擇。

圖4 3種放坡模式邊坡高度對比

4 結論

本文根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查及鉆探取樣，總結概括了桐-官線改擴建工程存在的棄渣、巖溶、軟土、高填方、深路塹5方面工程地質(zhì)問題；針對5種工程地質(zhì)問題，以規(guī)范為依據(jù)，以經(jīng)驗為參考，以計算為標準，提出相應詳細具體的處治措施。

[1] 周訓華.貴州山區(qū)高速公路主要工程地質(zhì)問題綜述[A].貴州省巖石力學與工程學會.貴州省巖石力學與工程學會2013年學術年會論文集[C].貴州省巖石力學與工程學會,2013:5.

[2] 中華人民共和國交通運輸部.公路路基設計規(guī)范(JTG D30-2015)[S].北京：人民交通出版社,2015.

[3] 中華人民共和國交通運輸部.公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范(JTG C20-2011)[S].北京：人民交通出版社,2011.

[4] 陳華興.高速公路復雜軟土路基治理處治方法研究[J].交通科技,2015,(2):103-105.

[5] 趙明階，何光春，王多垠.邊坡工程處治技術[M].北京：人民交通出版社，2003.

[6] 吳輝.貴州山區(qū)高速公路邊坡滑坡病害分析及治理[J].水土保持研究,2007,14(5):221-224.