干熱河谷地區(qū)地質特征及選線對策研究

劉 帆，李古一

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710075）

0 引言

干熱河谷屬典型的脆弱生態(tài)系統(tǒng)，因其特殊地理條件，水土流失嚴重，地質災害多發(fā)[1]。姚鑫等對金沙江干熱河谷地質災害進行研究，指出在斷裂帶長期擠壓及亞歐板塊的碰撞下，干熱河谷地區(qū)地質構造環(huán)境復雜、多變[2]。楊獻波等通過對巖溶地區(qū)高速公路選線進行研究，提出“突出生態(tài)選線，堅持地形選線，做到地質選線”的選線原則[3]。郭陽對山區(qū)公路選線的環(huán)境影響因素進行深入研究，提出考慮環(huán)境影響和地質災害因素后對路線進行優(yōu)化可獲得良好的綜合效益[4]。眾多學者及研究人員對環(huán)境脆弱地區(qū)的選線理念、方法及指標等方面進行了深入研究。但是，針對干熱河谷地區(qū)的地質特征及公路選線研究較少。

本文以元江至蔓耗高速公路（玉溪段）為研究背景，通過對干熱河谷地區(qū)地形地貌、地質特點進行分析，結合項目沿線的主要地質災害分布及壞境敏感點等要素，總結干熱河谷地質特征及選線策略。基于該選線原則及方法可為同類區(qū)域選線提供參考及依據(jù)。

1 工程概況

1.1 主要技術標準

元江至蔓耗高速公路（玉溪段）采用雙向4 車道，設計速度80 km/h，路基寬度25.5 m（其中整體式路基為25.5 m，分離式路基為12.75 m），設計荷載采用公路-Ⅰ級。

1.2 地形地貌、地貌類型

路線總體呈北西—南東向展布，地形相對高差760～1800 m，地形起伏相對較大，坡度30°～50°[5]。地貌類型主要為流水地貌及洪積扇地貌，特別是元江縣城南側一帶，形成長約7 km、寬約1～3 km 的洪積扇裙[5]。

1.3 氣象水文

擬建公路所處區(qū)域氣候溫和，雨量充沛，屬亞熱帶季風氣候，處于河谷熱壩高溫區(qū)。降雨時河水猛漲，雨后急落，洪峰多在6、7、8、9月雨季，枯水位主要在11月至次年2月枯季，豐水期河水位易暴漲。擬建公路沿線水系發(fā)育。

1.4 地層巖性

工程區(qū)出露地層主要有元古界阿龍組上亞組（Ptab）片麻巖、變粒巖、大理巖，三疊系舍資組（T3s）砂巖、頁巖，三疊系干海子組（T3g）砂巖、粉砂質泥巖，新近系（N）砂礫巖、礫巖、砂質泥巖、泥質砂巖及炭質泥巖，第四系沖積（Qal）、洪積（Qpl4）、殘坡積（Qel+dl4）。

1.5 區(qū)域地質構造與地震

工程區(qū)的大地構造位置屬楊子準地臺上，構造以北西向為主，擬建公路建筑場地位于長期反復活動的紅河主干斷裂帶上，屬于欠穩(wěn)定區(qū)，場地地震基本烈度為7 度，基本地震動峰值加速度值為0.15g，基本地震動加速度反應譜特征周期為0.45 s。

2 項目工程地質特征

項目區(qū)地處典型干熱河谷地帶，具有“山高谷深溝壑縱橫、地質構造復雜斷裂發(fā)育、地質災害多發(fā)、生態(tài)環(huán)境敏感脆弱、水土流失嚴重”等五大地質特征。

2.1 山高谷深溝壑縱橫

項目區(qū)地貌主要受云嶺余脈形成的南衡山和哀牢山脈南延及河谷切割影響，形成南北縱裂的高山深谷，相對高差760～1800 m。路線走廊帶具有唯一性。路線多沿現(xiàn)狀河道兩岸或者既有道路走廊布線。

2.2 地質構造復雜斷裂發(fā)育

項目穿越紅河深大斷裂、水塘- 元江斷裂兩條斷裂帶，平行于南昏- 那炳斷裂、上丙羽斷裂展布。斷裂帶內先后發(fā)生過大于4.7 級地震36 次。道路線位走向、路線方案選擇、沿線構筑物的設置受地震及斷裂板塊活動制約較大。

2.3 地質災害多發(fā)

復雜的地質構造及強烈的板塊活動造就了項目沿線不良地質災害分布廣、點位密，災害形式多樣，極易形成鏈生災害等特點，尤其以滑坡、崩塌兩類地質災害最為顯著。

2.4 生態(tài)環(huán)境敏感脆弱

項目位于元江國家級自然保護區(qū)內，且平行展布于哀牢山國家自然保護區(qū)，形成了生態(tài)環(huán)境敏感點多、環(huán)境脆弱及生態(tài)系統(tǒng)欠穩(wěn)定的特點。

2.5 水土流失嚴重

由于降水量小，蒸發(fā)量大，土壤水分易缺失，大多成為稀樹草坡，植被覆蓋度小，強降雨條件下水土流失成為一個主要的生態(tài)問題。

3 干熱河谷地區(qū)選線原則

依據(jù)項目區(qū)工程地質特征，道路選線充分運用防災減災理念，堅持首先采用綜合勘察方法，查明路線走廊內斷裂構造分布走向，不良地質分布、規(guī)模及性質，做到繞有根據(jù)、治有辦法。確定如下選線原則：

（1）針對項目沿線活動斷裂，路線應予以避讓。路線難以避繞時，應盡量選擇大角度、低路基的形式穿越。

（2）針對深層中型- 巨型滑坡，路線應避繞；針對中小型滑坡，路線應采取在滑坡下部以低填方或其上以淺挖方通過。同時，工程上應采取安全可靠的工程治理措施，確保施工和運營安全。

（3）針對項目難以進行防護的崩塌地段，路線應予以避繞，難以避繞時，避免大填大挖；針對小型崩塌及零星落石路段，可沿路線采取清理、支撐、錨固結合SNS 柔性防護網(wǎng)等措施予以綜合防護。

（4）針對生態(tài)環(huán)境敏感、脆弱地段，在路線滿足規(guī)范要求的前提下，應合理避讓環(huán)境敏感點，同時靈活采用線形指標，使路線盡量與自然地形相適應，或者采取以橋代路、以隧代路的方式，最大限度降低對生態(tài)環(huán)境和自然環(huán)境的破壞。

（5）針對水土流失重點防治區(qū)和重點治理區(qū)，道路選線時應當避讓，對于無法避讓的地段，路線應采用靈活設計指標和較高的防護標準，減小地表擾動和植被破壞范圍，有效控制可能造成的水土流失。

4 典型路段選線案例分析

4.1 浪灑滑坡段路線方案比選

該段路線走廊帶范圍沿元紅二級公路兩側滑坡發(fā)育，南側山體發(fā)育有三處滑坡。依據(jù)鉆孔揭示[5]，滑體由殘坡積碎塊石及砂礫巖碎塊石組成，下伏新近系砂礫巖?，F(xiàn)狀條件下滑坡穩(wěn)定性差，若遇連續(xù)性降雨或地震，可能再次滑動?；拢℉25、H69、H70）主要特征見表1。

表1 滑坡（H25、H69、H70）主要特征

路線走廊處于紅河斷裂帶的影響范圍，在區(qū)內呈北西45°方向延伸，主要傾向北東，傾角60°～70°?；顒訑嗔?。擬建公路與該斷裂近平行展布，距離最遠約0.75 km，一般距離在0.05～0.4 km 之間。

工可線位局部線位與紅河斷裂帶重合，線位于巨型中、深層牽引式滑坡（H25）下緣以橋梁方式通過，滑坡體極其不穩(wěn)定，施工擾動或遇連續(xù)降雨時，易造成滑坡再次滑動，且滑坡治理難度大。綜合考慮滑坡、斷裂帶、潛在不穩(wěn)定邊坡、環(huán)境敏感點及水土流失，結合研究區(qū)地形地貌、巖體組成等因素，對工可線位進行優(yōu)化，形成橋梁+ 路基的K 線方案[6]（見圖1）。

圖1 浪灑滑坡段路線方案布置圖

K 線方案設置1680 m 橋梁跨越浪灑河、紅河斷裂帶及滑坡（H69）后，路線布于浪灑山坡前緣，以淺挖路基形式從滑坡（H25）頂部穿越，然后設置200 m橋梁跨越沖溝，局部路設置半路半橋穿過滑坡（H70），路線長6.675 km。為減小紅河斷裂帶及滑坡對路線的影響，提出B4 線方案。路線在紅河斷裂帶北側120～300 m 處采用2420 m 長隧道穿越浪灑山，設置橋梁跨越溝谷后，局部段落采用橋梁跨過沖溝，路線長8.05 km。主要工程規(guī)模對比見表2。

表2 主要工程規(guī)模對比

該段線位位于那塘新村附近，周邊地形溝道狹窄，坡度較大，地質較差,滑坡、紅河斷裂帶等不良地質發(fā)育。K 線方案最大限度降低了研究區(qū)不良地質的影響，路線更短，避讓了滑坡及斷裂帶，以淺挖路基及橋梁形式穿越不良地質區(qū)，工程實施難度小，對環(huán)境破壞小，工程規(guī)模及經濟性優(yōu)于B4 線，推薦橋梁+路基K 線方案為初步階段推薦線。

4.2 大塘子滑坡段路線方案比選

該段路線全長約5 km，路線北側山體發(fā)育有一處長度約為1.9 km 的滑坡帶（H34），南側山體發(fā)育有兩處滑坡（H38、H46）、一處礦山洞口和紅河斷裂帶。鉆孔揭示[5]，滑體主要由表層殘坡積碎塊石及砂礫巖碎塊石組成，下伏新近系砂礫巖。現(xiàn)狀條件下滑坡穩(wěn)定性差，若遇連續(xù)性降雨或地震，可能再次滑動?；拢℉34、H38、H46）主要特征見表3。

表3 滑坡（H34、H38、H46）主要特征

工可線位（B6 線）以橋梁、路基形式沿既有二級公路南側布線，線位與紅河斷裂平行，且線位位于滑坡（H34）下緣，滑坡對路線構成較大威脅，且滑坡治理難度大?；拢℉38、H46）位于路線隧道上方，一旦滑體受到擾動，對路線造成較大影響。綜合考慮滑坡、斷裂帶、潛在不穩(wěn)定邊坡、環(huán)境敏感點及水土流失等情況，結合研究區(qū)地形地貌、巖體組成等因素，消除滑坡及斷裂帶對道路的影響，對工可線位（B6線）進行優(yōu)化，形成橋梁+隧道的K 線方案[6]。路線方案布置見圖2。

圖2 大塘子滑坡段路線方案布置圖

K 線方案完全避讓滑坡（H34、H38）、斷裂帶和礦洞，路線以橋、隧形式穿過大塘子村后山體及溝谷，路線長5.42 km?；拢℉46）規(guī)模較小，采用清方形式消除其對路線的影響。主要工程規(guī)模對比見表4。

表4 主要工程規(guī)模對比

該段線位周邊地形溝道狹窄，山坡坡度陡峭，地質較差。K 線方案最大限度避讓了研究區(qū)不良地質的影響，對山體的開挖較少，避讓了滑坡、斷裂帶及礦洞，以橋、隧形式穿越山體及溝谷，對環(huán)境破壞小。雖工程造價較高，考慮道路安全運營及后期養(yǎng)護，推薦K 線方案為初步階段推薦線。

5 結語

典型的干熱河谷地區(qū)具有山高谷深溝壑縱橫、地質構造復雜斷裂發(fā)育、地質災害多發(fā)、生態(tài)環(huán)境敏感脆弱、水土流失嚴重等五大地質特征。在路線選定過程中，通過對典型路段方案的比選研究，得出如下結論：

（1）堅持“地質選線”為首要原則。道路選線應充分運用防災減災理念，堅持采用綜合勘察方法，做到路線繞有根據(jù)、治有辦法，保證公路運營與養(yǎng)護安全。

（2）注重路線方案與環(huán)境保護相協(xié)調的原則。干熱河谷地帶沿線生態(tài)環(huán)境脆弱、環(huán)境敏感點多。靈活采用線形指標，或者采取以橋代路、以隧代路的方式，最大限度減少水土流失，降低公路對生態(tài)環(huán)境和自然環(huán)境的破壞。

（3）遵循工程經濟、節(jié)約造價的原則。充分運用“多角度、多因素、多目標”選線理念，合理側重，使工程設計與客觀實際相符合，合理確定工程規(guī)模，控制工程投資。