山区高速公路路线设计中的地质问题 3页

山区高速公路路线设计中的地质问题李汉江　　胡冬清（江西省交通设计院　　南昌　330002）摘要：本文结合工程实例，分析目前在山区高速公路设计各阶段工作中存在的主要地质问题，论述高速公路路线设计各阶段地质工作的重点及设计中应注意的地质问题，重点强调山区高速公路的地质选线工作。关健词：岩土工程；山区高速公路；地质问题；路线设计；地质病害；地质选线88880前言随着公路建设的飞速发展，高速公路已经全面进入山区、地质复杂区，公路建设的环境载体－地质环境对公路建设的影响日益显著，不仅影响公路建设的造价，更为重要的是影响到公路建设和运营的安全，公路施工和运营中出现的诸多问题，很大一部分为地质问题。随着人们的环境意识的日益增强，路线设计理念也由早期的单一的“地形选线”、与“经济实用”为主，转变为“地形选线”与“环境选线”相结合，树立了“安全”、“环保”和“以人为本”的指导思想和建设理念。而山区高速公路的建设环境主要是地质环境的保护和地质灾害的防治。要建设一条兼顾交通、安全、环保等方面要求的高标准的山区高速公路，应该重视和加强地质工作，对地质问题的重视应贯穿于设计的各个阶段。1各勘察设计阶段应注意的地质问题地质条件是客观存在的，山区高速公路在自然地质环境中穿行，并对地质环境进行改造，应该认识地质规律，尊重地质规律，在设计中充分考虑地质因素，遵循地质原则，从源头上尽量减少山区高速公路对自然环境的破坏，并且为施工和运营提供良好的条件。1．1工可阶段——贯彻地质选线的原则山区公路地质选线主要受到地形和不良地质现象的制约，主要的不良地质现象有滑坡、泥石流、岩崩、岩溶、岩堆（坡积层）、软弱土、膨胀土、水害、采空区以及强震区（高地应力）等问题。本阶段主要从区域地质方面做好地质选线工作，尽可能详细地收集区域构造地质、岩石地层、水文地质、工程地质、地震地质、环境地质等方面的资料，利用遥感资料（卫片和航片），编制中比例尺（1：5万或1：10万）综合工程地质图和地质灾害分布图，图上标注大的地质构造（主要是断层）、重大的地质病害体（如滑坡、软土等）分析区域性的地质灾害发生条件，预测病害隐患（如顺层滑坡），并进行初步的地质灾害评估，配合路线方案设计，进行必要的现场踏勘和重点路段的调查，反复对比，优选出工程地质条件最好、地质灾害最少、工程建设对地质环境的不利影响最小的路线走廊带。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地段，一般情况下路线应设法绕避，真正贯彻地质选线的原则。⒈2初设阶段——贯彻稳定优化路线方案的原则确定路线方案前应对沿线地质构造带、断层、岩石的层理情况、地质病害的分布及范围等，通过对遥感地质判释资料以及不同勘测阶段的勘探、调查资料的分析，研究路线通过方案并不断优化。对地质较为复杂地段还应注意在设线后诱发并加剧地质病害的可能性，谨慎地确定路线的线位和采取的工程措施。地质技术人员应配合路线设计师做好地质咨询工作，可以沿初步拟定的路线线位，进行全线踏勘，对重点工点进行地质调查，得出初拟线位沿线的基本工程地质情况，评估路线方案的可行性，发现重大不良地质地段或预测工后会出现难以治理的地质病害的路段要及时反馈信息，以便尽快调整路线线位。基本确定路线方案后，及时委托有资质的单位进行建设用地地质灾害危险性评估工作。当工作中发现仍有重大的地质病害存在或有潜在的重大地质病害时，必须及时高速调整线位。对于重大的地质病害应尽量绕避，实在无法绕避的要考虑工程措施的可能性与可靠性，尽量在路线的平纵面优化上下功夫（如：采用分设式路基、用桥隧构造物通过、从滑坡体上部通过、半路半桥、半路半隧等），避免高填深挖，以减少对地质环境的破坏，提高工程措施的可靠性和安全度。对地质病害应以防为主，以治为辅，能避当避，即使增加工程造价也是值得的。88 以赣粤高速公路泰赣段为例，该路全长137公路，有90%的路段位于山区，由于勘测时间较早，对山区高速公路特点认识不足，以投资为主要控制因素，其中有10仅是左右的路段基本平行北东向区域构造形迹布设。山体为震旦系板岩，呈单斜构造地貌产出，受构造影响，岩体风化破碎严重，路线左侧存在区域性顺层边坡失稳的隐患，且为最不利倾角38°，施工开挖后，出现大范围的顺层滑坡。对于地质病害路段只能采取治理措施，结果造价大幅攀升，严重影响了工期，并且治理效果也难以预测。⒈3施工图设计阶段——以取得详细地质参数满足设计要求为主，并局部优化路线方案本阶段应详查工点地质（桥位、隧道、深路堑、高填路堤、陡坡路堤、支挡构造物）进行重要工点1：2000测绘。采用调查、测绘槽探、坑探、钻探、物探等综合勘察手段，查明场地岩土体组成、性质、分布以及风化层、不良地质、特殊性岩土等工程地质条件在路线纵横方向的变化。对于施工图阶段发现的地质问题，仍应以考虑优化平纵线形为先，在充分考虑了平纵线优化后，才重点病害治理问题，如赣粤高速公路昌泰段我们在施工图阶段仍在高速路线的纵坡设计，有效地处理了沿线的区域性顺层滑坡问题，使本段路线施工基本无大的地质病害。除了详细的地质勘察工作之外，还要贯彻综合设计原则，从事路线设计的人员要尽量多掌握一些基本的地质知识，有利于，对地质资料的合理使用。2山区公路设计地质工作中存在的问题工可阶段对地质工作不够重视，地质遥感工作不做或精度不够，不能贯彻地质选线的原则，导致选定的路线走廊带中地质病害多，处理难度大，给后期工作带来极大难度。初步设计阶段，由于路线方案调整较大，而工期紧张，因此很多勘察工作量作废，路线地质精度不够，部分工点缺少地质资料，给设计工作带来隐患，也使得施工图设计阶段路线方案有时发生较大的调整。施工图设计阶段不做或漏做重要工点的1：2000地质测绘，或虽做了但精度不够；对一些地质病害研究不深，导致对一些重要工点的勘察深度不够；对于路线地质调查深度不够，导致一些地质敏感点遗漏，在施工中出现地质病害。构造物勘察相对较细，而路基方面的勘察则往往较粗略。3正确认识地质工作的重要性和特殊性由于岩土体的组成物质差异，更重要的是在岩土体内部分布有大量的不连续界面，把完整的岩土体分割成许多块体，总体为非均质体，在应力的传递上非常复杂，因此岩土工程属于非线性科学。现有的岩石力学、土力学、岩体力学等均难以准确的描述岩土体实际的力学本构关系。地质灾害的发生除了其本身的因素外，还受到许多外界的因素影响，十分复杂。因此，对于岩土工程的分析计算只能是半定量的，在很大程度上受分析者经验的制约。对于已经存在的滑坡、崩塌、泥石流等地质病害，其周界相对清楚，各种勘察设计技术规范较完备，认识起来相对容易。最难的是对于现状稳定的高边坡，预测其人工开挖后的稳定性。对于其地质构造的分析，地质-力学模型的建立，稳定计算分析都十分困难。勘察深度难以保证，稳定性计算方法不够科学，边坡设计也有其不合理之外，如一般都只给出最终的边坡坡率和边界，各种边坡加固设计也是针对最终边坡的，各种分析计算也是以最终边坡为约束条件的。这样即使地质条件清楚，分析计算合理，设计稳妥，施工严格遵循规范和设计要求，也往往会出现难以预料的地质病害。其中一个重要原因是未对开挖过程中的各种边坡条件进行分析计算，虽然按最终边坡条件计算是稳定的，但不能够保证任意开挖条件下边坡都是稳定的。因此对于从事边坡设计的岩土工程师而言，应该对于边坡开挖过程是的多种控制性断面稳定性进行计算，提供合理的开挖步骤和各种稳定的开挖断面，并对不稳定的中间边坡提出临时性的工程加固措施，以保证边坡的稳定开挖。4结语地质环境保护和地质灾害防治是山区高速公路建设成败的关键，为此必须重视地质工作。1、业主要认识到，前期的地质工作一定要认真细致，勘察设计阶段多花些钱和时间，尽量详细地标明地质条件，避免地质隐患，对于施工来说会节约大量的投资和工期；2、设计阶段的地质勘察工作必须加强，要达到必要的深度；3、由于地质条件的复杂性，虽然进行了前期地质勘察工作，在施工和运营中出现地质病害也是正常的；4、路线设计人员应该掌握一定的地质知识，路线设计过程中，必须重视地质问题，很好地掌握沿线的地质情况；5、地质问题应渗透到山区路线设计中的各个阶段；6、设计阶段深入细致的地质工作可以确保施工和运营期间不出现大的地质病害。88 根据这些年的实践发现，重视地质问题、重视选线的山区公路设计，其设计出来的公路出现的问题就少，而且工程建设造价也低，相反，则问题多多。所以可以说，山区高速公路的修建，岩土工程是关键，地质病害是控制性因素。参考文献：[1]JTJ064-98，公路工程地质勘察规范.北京:人民交通出版社.1999.　[2]霍明.建设生态公路考虑的几个问题，中交第一公路勘察设计研究院公路勘察设计技术论文集.西安:陕西人民出版社　2002.1.8.888888　　　　　　88