国道110某段工程地质特征分析

黄 扬, 杨兴旺

(江苏省水文地质海洋地质勘查院，江苏 淮安 223005)

研究区域为国道110某段，起终点均与现有国道110顺接，路线全长170.472 km。由于旧路经村镇段街道化严重，国道110的扩建、改建工作迫在眉睫，为了更加顺利完成该项工作，本文着重对沿线的工程地质特征进行研究，为该工程的施工提供工程地质方面的参考。

1 区域地质概况

研究区所在区域属河套断陷盆地，位于阴山―燕山东西向构造带的西段，介于阴山山地与古鄂尔多斯高原(现内蒙古高原南部高原)之间的过渡地带，为中新生代构造盆地，包括后套断陷和前套断陷两个组成部分，其间被乌拉山断隆所隔开[1]。后套断陷位于河套断陷西部，北东向的狼山山前断裂带和东西向的色尔腾山山前断裂带构成它的北面边界，南侧的东段以乌拉山北侧断裂为界，西段可能以北东向巴彦高勒断裂为界，故后套断陷西段为北东向，东段为近东西向，总体为一向北西微突向南西张开、向北东闭合的鸟咀状构造形态。前套断陷沿乌拉山、大青山南侧发育，受乌拉山、大青山山前断裂带控制。前套断陷是一条窄而长的盆地，包头以西称白彦花断陷盆地(或称三湖河盆地)，位于乌拉山南侧，新生界厚度约4 000 m，钻孔资料表明一些地区第四系厚度为426 m。

2 研究区自然地理特征

2.1 气象、水文

国道110某段沿线地处中纬度，地势较高，远离海洋，气候特征属典型的大陆性气候。年平均气温5.5～7.6 ℃，全年光照充足。区内干燥少雨，多年平均年降水量为130～285 mm，历年最大降雨量为267.9～359.9 mm。冬、春季多北风或西北风，夏季多偏南或偏东风，多年平均风速为2.5～3.3 m/s。

线路沿线主要水系乌加河位于内蒙古西部河套平原北部、阴山南麓，原为黄河主流，后因流沙浸入和狼山山洪冲积而改道。清末后套地区灌溉河道开掘后，成为排水渠，余水在巴彦淖尔市乌拉特前旗西部储存下来形成乌梁素海，有小排水沟(王六子壕)同黄河相通。

2.2 地形地貌

线路整体位于河套平原内，沿线地貌主要有黄河河漫滩、黄河冲积平原、山前冲洪积平原、山麓洪积平原及洪积扇、山地地貌，下面进行分段介绍。

哈业胡同至西山咀段：本段线路位于河套平原东南端的三湖河平原(前套平原)，在乌拉山与黄河之间，西起西山咀，东至巴彦淖尔市与包头市交界，东西长约70 km，南北宽3～15 km，在地势上，从山麓到黄河由西向东、由南向北倾斜。地貌分带性明显，可分河漫滩、山前冲洪积平原、山麓洪积扇三个带[2]。河漫滩分布于黄河北岸，高出黄河枯水位0.5～5 m，南北宽数十米不等。山前冲洪积平原位于黄河冲积平原之北，为一东西向狭长地带，宽1～2 km，高出冲积平原4～7 m。山麓洪积平原在乌拉山南麓、110国道以北，由北向南倾斜，海拔1 050～1 200 m，其北侧乌拉山山口沟谷部位因排洪形成洪积扇，局部形成洪积裙。

西山咀至天吉泰段：本段线路主要位于河套平原中北部，为河套平原的一部分，西起巴彦高勒、四坝、太阳庙一线，东至乌梁素海和西山咀，北至狼山南麓1 200 m等高线，南至黄河[3]。有不少黄河改道形成的大小湖泊。黄河冲积平原靠近黄河岸边地带是河漫滩，宽150～5 000 m，高出黄河水面0.5～1.5 m。

3 工程地质分区

研究区主要位于黄河冲积平原及乌拉山山前冲洪积平原，出露地层主要为第四纪洪积、冲洪积、冲积松散堆积物，除此之外，在哈业胡同至西山咀段北侧的乌拉山南麓，变质岩和侵入岩均有出露，主要为片麻岩、花岗岩。

根据研究区内地形地貌和出露地层将其分为构造山地风化岩工程地质区(Ⅰ)及平原松散岩类工程地质区(Ⅱ)。

Ⅰ区：构造山地风化岩工程地质区。该区主要位于哈业胡同至西山咀段的线路北侧，乌拉山南麓，沿线仅西山咀K789+200～K790+350段属于该区。岩性主要为花岗岩、片麻岩，表层风化程度较高，岩体破碎，节理裂隙发育，沿软弱结构面岩体易失稳，边坡不稳定，花岗岩地区见球状风化。

Ⅱ区：平原松散岩类工程地质区。全线范围均属于该区，区内岩性主要为第四纪松散沉积层，基岩埋深较深，全线均未出露，根据地形地貌及地层岩性可分为2个工程地质亚区。

Ⅱ1亚区：山麓洪积平原及洪积扇亚区，哈业胡同至西山咀段局部地区(K753+800～K757+900、K764+100～K766+100、K772+300～K775+900)。这几段区域地貌属于山麓洪积平原(洪积扇)，岩性主要为碎石层、砂质黏土夹碎石。该区存在的主要工程地质问题是，洪水期乌拉山山洪暴发，可能对道路路基边坡和路面造成损毁，必须注意路基防护和排水措施。

Ⅱ2亚区：山前冲洪积平原亚区，哈业胡同至西山咀段(K725+875～K798+000)大部分区域。该段地貌属于山前冲洪积平原，岩性主要为冲积粉砂、粉土、粉质黏土和冲洪积卵碎石、砾石层。该区存在的主要工程地质问题是，洪水期乌拉山山洪暴发，可能对道路路基边坡和路面造成损毁，必须注意路基防护和排水措施。

4 不良工程地质条件

公路主要位于乌拉山山前冲洪积平原及黄河冲积平原，地形平坦。本次研究范围内未见岩溶、泥石流、采空区等不良地质，在乌拉山南麓发现局部岩质边坡发生小规模崩塌以及残坡积物和风化层发生小规模滑坡，但距离拟建公路超过500 m，并且与拟建公路之间间隔了一条G6高速公路，对拟建公路影响甚微。本次研究发现对拟建公路具有较大影响的不良工程地质因素主要是道路水毁和风沙。

4.1 道路水毁

110国道老路因山水排放和雨水冲刷，容易产生路面损坏及路基坍塌，路面损坏主要发生在哈业胡同至西山咀一段。由于乌拉山南麓的山水向南排放，G110老路局部缺乏合理的排水设施，洪水只能从路面排放，而沥青路面本身就遍布裂缝(主要是横向裂缝)，水流下渗冲蚀下部路基，久而久之造成沥青路面龟裂、块裂，局部地段甚至整段沥青路面剥落，大大影响了行车安全和道路的使用寿命。这些部位基本都是地势较低洼的位置，路面损毁的主要原因是旧路未设置过水桥、涵或排洪措施不当，拟建道路须注意防洪排水。西山咀至五原县以东的G110国道目前正在加铺路面及养护。路基边坡水毁主要发生在五原县东至天吉泰段的G110旧路段(K859+100～878+100)，本段路基一般高填1.0～3.0 m，路基填料以砂砾为主，受雨水冲蚀，目前很多地方路坡被雨水冲蚀，形成孔洞，局部引起路肩甚至路面开裂、下沉等情况，路面变窄，影响行车安全，这些孔洞、小冲沟可能进一步加剧道路的损坏[4]。

4.2 风沙和风蚀

风蚀地貌主要在河套平原的西部、黄河南部等地，本次研究区域内风蚀地貌并不发育，仅在局部发现风沙的存在。

K753+300～K753+800一段，旧G110道路右侧，宽约150 m范围内，地表为浅黄色粉砂质土，极松散，厚度不均，一般0.2～1.5 m，呈圆顶小丘状分布，其表已有植物生长发育，主要是灌木及杂草，但还比较稀疏。砂层表面有风蚀流动痕迹，说明其未完全固定，具有一定流动性，可能对公路造成沙埋危害，危害程度轻微。

K790+300～K793+800，FK790+300～FK794+400一段，乌拉特前旗与西山咀之间，轻微沙漠化，地表有风沙分布，厚度0.2～0.7 m，粉细砂，浅黄色，松散，地形平坦未形成沙丘，有稀疏植被，主要是杂草、沙葱等，大风时有风沙流活动，可能对拟建公路造成沙埋危害，危害程度轻微。

风沙除了对公路造成沙埋危害之外，还可能对路基特别是高填路基造成风蚀，可采用植物固沙和工程防治等方法防治沙害。由于线路沿线雨量稀少，植物很难依靠天然降雨存活，采用植物防沙时，还需引水灌溉或以工程防治方法为主。

5 特殊性岩土工程地质特征

5.1 填土

填土主要是旧的G110国道的路基填土，主要成分为砂、砾等，且经过分层夯实，填土的堆填时间已超过30年，已经完成固结沉降的过程，对道路的改扩建影响不大，而局部村镇道路两侧分布的建筑垃圾、生活垃圾等杂填土范围很小，厚度也很小，在施工时清除即可。

5.2 软土

淤泥质粉质黏土广泛分布于黄河冲积平原内，本次研究在K775+700之前，未发现软土分布，K775+700～K796+900段K线左侧50 m以外有软土分布，对于K线无影响，但D线位(蓿荄乡过境段)穿越软土区。这一段软土为灰色、灰黄色淤泥质粉质黏土，流塑状，埋深1.5～3.0 m,平均2.25 m，厚1.0～2.6 m，平均1.8 m。下伏地层一般为松散-稍密的粉砂或稍密的粉土。

K796+900～K894+400(线路终点)段，本段软土为灰黄色淤泥质黏土，线路两侧各500 m范围内均有揭露。揭露埋深0.0～2.5 m，平均1.04 m，揭露厚度0.8～3.5 m，平均2.29 m。下伏地层一般为软塑-可塑状粉质黏土，灰黄色。

软土对公路的危害主要有软土震陷和不均匀沉降。对于桥梁，应充分注意软土可能存在负摩阻力的影响，对于路基，因其极差的工程地质性能，可采用换填垫层法，如软土层厚度比较大时可以采用堆载预压法或水泥土搅拌法等方法进行处理。

5.3 冻土

本次研究在夏季进行，沿线未发现冻土。据已有资料，线路沿线存在季节性冻土，最大冻土深度116～150 cm。冻土具有冻胀、融沉等工程特性，对公路易造成路基、路面开裂等病害。旧的G110国道目前除正在保养维护的路段外，基本全部发现裂纹，以横向裂纹为主，间距一般5～10 m，这些裂纹的产生可能与路基土的冻胀、融沉有关。

6 结论

110国道的扩建改建工作一直受到了沿线政府和居民的关注。本文在了解研究区区域地质特征、自然地理特征的基础上，对研究区沿线的工程地质分区，不良工程地质因素，特殊性岩土工程地质特征进行了详细研究，以期对110国道的扩建、改建提供工程地质方面的参考。