基于地質條件下的公路選線設計探討

任莎莎

（衡水市公路勘測設計所，河北 衡水 053000）

0 引言

道路定線要受自然條件、技術標準、國家政策、社會環境、道路美學和民族風俗習慣等因素的制約。自然條件包括地形、地質、水文、氣候和植被等。選線時應深入進行調查研究，收集足夠的自然條件等資料，查明特殊地區和不良地質地段的分布范圍、類型、規模和嚴重程度及其發生、發展的原因和規律，靈活運用選線原則和掌握選線要點。結合實踐，針對其中的幾種常見地質條件提出公路選線的合理設計。

1 風沙地質下的公路選線

風沙給公路養護、運營帶來了沙害，其危害程度與沙源、風力和地貌有關。其危害的具體表現為：一是風蝕，即路基容易發生邊坡或路肩被風蝕而遭破壞，以路堤的路肩和路塹的邊坡受害較為嚴重，有時路堤的路肩被局部掏空，危及行車安全；二是沙埋，在路基的零斷面，低路堤、淺路塹路段最易遭沙埋而造成路基積沙和排水不良等病害；三是堵塞橋涵，當風沙地區的橋涵被流沙堵塞時，一旦出現暴雨，因排水不暢，就會危及或沖毀路基。此外，風沙還使空氣混濁不清，影響駕駛員視線，危及行車安全。做好公路沙害防治，需要采取各種有效措施，進行長期的治理。

針對風沙對公路的危害，根據風沙地質條件，在進行公路選線設計時應當首先深入調查研究，弄清各種沙丘的成因、性質、活動情況以及風力、風向、沙源、地形和地貌等主要特征，應當盡可能繞避嚴重流沙地帶。在大面積沙丘地區，如流沙不能繞避，應盡可能選擇在沙丘邊緣地帶、沙丘中的河流兩岸和古河道及沙丘之間的湖盆草灘、大山或高地的前緣背風地帶等沙害較輕的地帶通過。而對于風沙覆蓋的山地、丘陵地區，路線宜選在沙帶間的丘陵地通過。受條件限制，必須穿越沙帶時，則應當選取在沙帶最窄部位，以路堤正交跨過。在半固定和固定沙丘為主的局部流沙地區，路線應盡量通過半固定、固定沙丘地區，并盡可能不通過沙丘的下風側，而且應當避免沙體移動掩埋公路。同時考慮到路線與主風向垂直時，路堤的上風側常形成大量積沙，使路肩遭受風蝕，路塹亦容易積沙，邊坡易遭風蝕，故路線走向應盡量與當地風向平行；另外應當盡量少設曲線，必須設置時，宜采用大半徑曲線，曲線段宜設路堤，并將彎道外側面對主導風向。針對風沙地質條件的公路路線縱斷面設計，應盡量采用適當高度的路堤，路基邊坡應采用較緩的流線型，不填不挖路基及路塹都容易被沙埋。

2 凍土地區的公路選線設計

對于凍土地區的公路建筑物來說，其主要遭受到的危害集中在路基以及橋涵建筑部分。對于路基凍害，其表現為下沉和凍脹，一般遭受凍害是松散土和粉狀土的路塹及不填不挖路基。路塹凍害往往導致邊坡滑動，邊溝擠壞，若遇埋藏冰層就成了泥槽。石質路塹有裂隙水時，冬季凍結形成冰錐，危及行車安全。而對于橋涵建筑物遭受凍害則表現為基礎凸起和下沉現象，橋涵附近的冰錐、冰丘還可能產生冰塞現象，擠壓橋涵。

對于凍土地質條件下進行公路選線設計，在路線通過山坡時應盡量選在平緩、干燥、向陽的地帶。但鑒于陽坡的融解層深度大，所以在山坡較陡、節理發達、風化嚴重的陽坡選線時，同時要兼顧考慮繞避不良地質地段。當路線通過山岳丘陵地區時，則適宜選取融凍坡積層緩坡的上部，沿著大河河谷定線時，宜選在高臺地上，以較短的距離通過多年凍土邊緣地帶，避免沿著融區附近的多年凍土邊緣地帶布線。路線宜選擇在巖石，卵石土，礫石土，粗、中、細砂和含水量小的粘土，粘砂土，砂粒土等少冰凍土地帶。在多冰凍土的地層通過時，應避免在腐殖土、粘砂土、砂粒土和粉砂地段，尤其避免在飽冰、富冰凍土的含冰土層中通過。對于厚層地下冰、熱融滑坍、熱融湖（塘）、冰錐、冰丘和沼澤等不良地質地段則首先要考慮繞避。同時對于凍土地區的公路路線應盡量采用填方，盡可能避免挖方、零斷面或低填淺挖斷面。如受條件限制時，亦要縮短零斷面、半填半挖及低填淺挖段的長度。在飽冰凍土和厚層地下冰地段，應避免以挖方通過。大、中橋宜選在大河的融區地段或基底為少冰凍土的河段。注意避免將一座橋設在融區和凍土兩種不同的地基上。隧道應盡量避免穿過地下水發育的地層。對于洞口位置則應盡量避開熱融滑坍、冰錐、冰丘以及厚層地下冰等不良地質地段。

3 黃土地區的公路選線設計

黃土地區的濕陷對建筑物的影響首先表現在，由于黃土遇水使粘結土粒的膠膜脹大，粘結力減弱，并使土內起膠結作用的易溶鹽溶解，在自重及外力作用下即產生沉陷。公路建筑物不能適應這種迅速沉陷，輕則變形開裂，嚴重時破壞倒塌。同時鑒于黃土溝谷兩岸一般工程地質條件比較惡劣，坡腳不穩，容易發生崩塌或滑坍。此外，黃土與其下紅土層接觸面多向溝床傾斜，有的紅土層不透水，地下水則沿此接觸面移動或滲流，易產生滑坡。地面水滲入松散的黃土體內，破壞了黃土的膠結性，同時在動水壓力作用下，黃土中的膠體粘土微粒被水帶走，形成地面坍陷，繼而沖成洞穴，即稱陷穴。另外黃土路塹的主要問題是邊坡的穩定性。它與路塹的深度、邊坡坡度、排水和防護等有關，還受地貌、氣候條件及黃土性質的影響。

針對黃土地區地質條件對公路的危害，為此對于這種地質，公路路線應盡量走在黃土塬、寬谷階地、平緩斜坡以及比較穩定的溝谷地帶，盡量繞避陷穴與沖溝發育的塬邊和斜坡地帶。路線通過濕陷性黃土地區時，應盡量選擇濕陷性輕微、地表排水條件較好的地帶通過。路線跨越黃土深溝時，應結合地形，降低填土高度。當溝谷寬敞，谷坡穩定平緩時，可沿溝坡繞向溝谷上游以降低填高。當溝谷深窄，谷坡陡峻且不穩定，繞線困難，同時溝谷不長，溝底縱坡較陡時，可將線位移向溝腦附近，以降低填高。高填路基具有基底不均勻下沉量大、占耕地多等缺點，在工程造價出入不大時，應盡量采用橋梁方案。在跨越深溝時，應盡量降低線位高度，并選在墩臺地基較好的地段通過。選線時還應對深挖與隧道進行綜合比較。黃土隧道應繞避不良地質地段，盡量設在土質較好的老黃土層中，并注意避免偏壓。

4 高烈度地質下的公路路線設計

不同地形和地質條件下地震的危害表現為，深谷、懸崖、陡坡、陡坎等地段受震后容易產生崩塌。地震對不穩定、風化破碎的陡峻山坡也易造成滑坡及崩塌。地震還可促使古老滑坡、泥石流復活，并可造成新的泥石流。平原地區地震時，也會產生地面裂縫，出現翻砂冒泥。地層的工程地質和水文地質條件不同，地震危害的程度亦不相同。完整、風化輕微的基巖、洪積膠結的大塊碎石土等地基最為穩定。流塑狀態的粘性土、粘砂土層、飽和砂層（不包括粗砂、礫砂）、淤泥質土、填筑土等地基抗震性能最差。飽和松散的粉細砂、細砂甚至中砂受震后，可能發生液化現象，使地基承載能力減弱或喪失。

處于高烈度的地質條件下的建筑物，因強度、結構的不同具有不同的抗震能力。隧道因埋藏在地層中而抗震能力強，但洞口和淺埋的隧道較易受地震的破壞。高路堤、深路塹易受到破壞。具有對稱的或整體結構的橋涵抗震力較好。特大橋、大橋等大型建筑物，如地基不良，受震后墩臺基礎易產生下沉，橋墩臺支座、梁部亦易受到破壞或推移，修復不易。就建筑物的抗震能力來看，涵洞比橋梁好，隧道比深路塹好。

因此，干線公路應盡量繞避高烈度地震區，難以避開時，路線應選擇在最窄處通過，并宜采用低路堤。路線必須通過高烈度地震區時，應盡量利用有利地形，避開懸崖陡壁、地形復雜和不良地質地區，以減少地震可能造成的破壞。地震區橋梁位置應盡量選擇在良好的地基和穩定的河岸地段。如必須在易液化砂土、粘砂土、軟土或穩定性較差的河岸地段通過時，路線應盡量與河流正交。

5 結語

本文探討了常見地質災害對公路建設的影響，提出基于地質條件下的公路選線策略，把握公路選線繞避災害的選線技巧，在重視地質勘察的同時通過科學合理選線，采取積極的應對措施，以確保公路選線的安全性。

[1]段霞忠.公路選線中的常見地質災害及選線策略[J].科技信息，2009，28（1）：118-119.

[2]張選虎.淺談不同地質條件的公路選線策略[J].山西建筑，2010，31（1）：31-33.

[3]王祖東，王仲碩.工程水文地質對選線的影響[J].河南交通科技，2007，23（6）：11-15.