基于地質分析的路線方案精細化設計

何瑛雄 （湖南省交通規劃勘察設計院，湖南 長沙410008）

隨著山區高速公路建設的發展，在復雜工程地質條件下如何進行路線方案的精細化設計顯得異常重要，通過路線方案的精細化設計可以成功地避開不良地質體，從而節省大量的工程處治費用?；诖?，筆者以廣西桂林至三江高速公路龍勝段典型復雜路段為例，提出了基于地質分析的路線方案精細化設計方案。

1 工程地質概況

廣西桂林至三江高速公路龍勝段長36km，屬構造剝蝕中-低山地貌，地形起伏大，山高坡陡，多呈“V”型溝谷［1］。沿線屬桂北淺變質巖區，由元古界上板溪群、震旦系、寒武系地層組成，主要巖性有板巖、千枚巖、變質砂巖、泥質砂巖、泥巖、硅質頁巖、硅質巖、炭質頁巖等，從極軟巖到堅硬巖均有分布。沿線不良地質現象發育，共查明滑坡24處 （其中大型滑坡6處）、巖堆6處、潛在不穩定邊坡7處、巖脈及構造發育帶4段［2］。因此，在宏觀選線時應避開上述大型不良地質體，在山體有可能失穩時，應從工程穩定、施工條件和安全營運的長期影響等擇優選定路線方案。

2 路線方案精細化設計

2．1 納榮至瓢里段

1）工程地質條件 該段地形和地質條件復雜，地質災害分布廣泛。瓢里-麻江斷裂帶是最復雜的第三斷裂帶，由多條張扭性或壓扭性斷層組成，表現為多期次的構造復合，且沿構造帶充填多期次侵入的花崗巖，可見圍巖捕擄體及接觸帶地段被蝕變、烘烤等接觸熱變質作用。

2）精細化設計過程 該段復雜的工程地質條件，加之在建的大云水電站及瓢里工業區的干擾，導致路線方案優化極為艱難。具體分析過程如下：①前期工程可行性研究階段的方案 （簡稱工可方案）沿河谷左側山坡展線，地質調查發現該方案中不良地質體頻現，先后經過大云滑坡、納榮古滑坡的中下部，部分路段地形險峻，且大云水電站干擾嚴重，因而工程實施可行性差，故提出B3方案 （見圖1）。②B3方案。通過設置大云1號、2號隧道繞避了大云電站及大云滑坡，但進一步勘察發現納榮高架橋處于1號滑坡地段，大云1號隧道進口段600m嚴重偏壓且出口段分布于2號滑坡處，工程實施可行性差。③K方案。其前段從納榮跨越尋江繞避納榮古滑坡、巖堆1、2等眾多不良地質體，設大云隧道穿越高山，于大云電站下游250m處再次跨江順接于大云村后山，充分體現了地質分析選線的工作思路，但由于該方案需要2次跨越尋江，極大增加了工程施工成本，因而可行性差。④B2方案。其前段與K方案前段基本相同，其后段則繼續沿尋江右岸前行，并設上塘沖隧道、瓢里隧道穿越高山。由于瓢里隧道位于第三斷裂帶無法成洞，故否定B2而提出B2-1方案，該方案設上塘沖隧道穿越高山后G321國道上邊坡展線，避免了以隧道方式穿過第三斷裂帶，但所設上塘沖隧道仍處于沿三門斷裂帶侵入的巖體中，蝕變帶巖體風化后呈大孔隙比、高壓縮性土狀，施工風險極大。⑤C5方案。其前段與K方案前段基本相同，其后段將K方案線位左偏60m從瓢里工業區邊部通過，該方案消除了不良地質地段的高邊坡，確保了項目后期運營安全。根據上述分析，確定C5方案為最優設計方案。

2．2 百幅山段

1）工程地質條件 K90＋450～K92段邊坡分布大面積崩坡積層，以強～中風化砂巖塊石為主，粒徑最大15m，粉質黏土及碎石土充填，層厚10～30m。坡面塊石層松散分布，多架空，植被稀少，坡度35～45°，地表水極易下滲帶走充填的細粒土從而使塊石層進一步架空。K87＋300～K87＋700段處于涂家古滑坡地段，山坡陡峻，為震旦系長安組 （含礫）泥質砂巖、砂質泥巖、泥巖等。古滑坡成因系河流凹岸側壁沖刷將坡腳淘空使上部巖體臨空，加之坡體內分布軟弱夾層 （泥巖）在地下水滲透及軟化作用下，導致上部巖體沿軟弱夾層面產生滑動。

2）精細化設計過程 工可方案和K方案均沿尋江展線，發現涂家古滑坡后提出K-1方案，經后期勘察發現該滑坡是穩定的，故不考慮K-1方案。此外，為繞避潛在不穩定邊坡還進行了K-2方案研究，該方案前段與K方案相同，其后段通過設置交州尋江大橋跨越至尋江左岸，經勘察發現該路段在G321改建時堆棄大量廢土方，受水庫蓄水漲落影響，邊坡坍塌現象將更嚴重，對橋梁墩柱及樁基等結構不利。同時，水下橋梁基礎長度達1．6km，施工難度大，故K-2方案明顯比K方案差。但上述方案均無法繞避潛在不穩定邊坡，因而擬定C2方案以隧道裁彎取直穿越百幅山。該方案不僅繞避了潛在不穩定邊坡地段，規避了庫岸再造的影響，而且在技術指標和水下施工難度等方面均有較大改善。根據上述分析，確定C2方案為最優設計方案。

圖2 百幅山段設計方案圖

2．3 石門段

石門是龍勝縣與三江縣分界的標志性景觀，為保護這一獨特景觀，沿河岸以橋梁和路塹通過石門，待工程完工后再通過人工方式修復石門。該路段為近河谷硬質巖陡坡地段，受河流深切卸荷的影響，陡坡一定范圍內巖體存在卸荷變形，大范圍修建施工便道將破壞原有坡體的應力平衡，而新的應力集中，將使巖體中原生構造裂隙產生改造，生成新的張拉破壞。因此，施工開挖極易引起邊坡的變形破壞，給石門景觀帶來不可恢復的損失。下邊坡展線于石門之間以大跨徑橋梁再次跨越尋江，但石門地段尋江水深30m，大跨徑箱梁深水基礎施工較為困難。橋梁橫穿石門時其厚重的砼梁體與石門秀美的景色反差強烈，破壞了原有的自然美。再者石門過水斷面小且水流湍急，影響行洪。若以連拱短隧道方式通過石門，則明洞所占比例高，偏壓嚴重，施工困難，工程造價高。若采用弧形隧道從穩定性較好的圍巖中繞過，則無次生地質災害，對石門景觀保護最好，因而為該段最優設計方案。

3 結 語

根據具體工程地質條件，運用地質分析方法對桂林至三江高速公路幾段典型復雜工程地質條件路段進行路線方案的精細化設計，確定在納榮至瓢里段采用C5方案，在百幅山段采用C2方案，在石門段采用弧形隧道從穩定性較好的圍巖中繞過，上述設計方案避免了次生地質災害，降低了施工難度并節省工程造價，因而具有可行性。

［1］廣西壯族自治區地質礦產局 ．廣西壯族自治區區域地質志 ［M］．北京：地質出版社，1985．

［2］交通部第一公路勘察設計院 ．公路工程地質勘察規范 ［M］．北京：人民交通出版社，1995．