论安徽省高等级公路地质构造选线

杨凤伟，王剑锋

(安徽省交通勘察设计院有限公司，安徽 合肥 230011)

1 概述

设计山区和水网圩区高等级公路，由于其工程地质、水文地质条件复杂，设计人员如仍按照传统的“选线地质”理念进行路线选线，公路施工过程中可能诱发的地质灾害和环境工程地质问题的几率将大大增加，导致设计变更和工程造价的大幅度增加，同时也给后期公路的运营安全留下较多隐患。

长期以来很多设计单位在公路工程地质勘察中对路线地质勘察的重视程度不高。这不仅有实践上的原因，也有“地质选线”理论不够系统、公路工程地质勘察等规范规定不明确等原因。本文总结了我们在公路工程地质勘察中的经验和教训，就如何在设计周期、勘察资源投入有限的前提下做好“地质构造选线”作些探讨[1-2]。

2 地质构造对工程的影响

2.1 节理

节理对工程的影响：1)节理破坏了岩体的完整性，使岩体的稳定性降低，降低了岩石的承载能力；2)隧道、边坡以及相关工程在进行开挖、支护等活动时，节理将会发生扩展演化，降低围岩、岩体的稳定性；3)节理不利组合可造成边坡楔形体破坏、节理组合可形成危岩；4)节理为大气和水进入岩体内部提供了通道，易形成岩体风化带，增强了岩体的透水性，加快可溶岩的溶蚀，且往往储水；5)节理的存在有利于挖方采石，但影响爆破作业的效果。

2.2 断层

断层对工程的影响主要有以下几个方面：1)大多数情况下，断层面两侧一定宽度范围内的岩体破碎，沿断层破碎带易形成风化深槽及岩溶发育带，降低了岩体的强度及稳定性，对场地的稳定性影响极大。2)断层破碎带常为储水场所和地下水的良好通道，给地下工程带来涌水事故隐患。3)断层上、下盘岩石的性质一般不同，跨越其间的建筑物可能因不均匀沉降而产生破坏。4)在新构造运动强烈的地区，有断层可能有活动性，甚至有产生地震的可能性，这给其附近的工程带来极大的安全隐患。活动性断层对工程的影响有：a.活断层的地面错断直接危害跨越该断层的建筑物；b.伴有地震发生的活断层，强烈的地面震动对较大范围内的建筑物造成损害[3]。

2.3 褶皱

褶皱对工程的影响：1)褶皱核部。是岩层强烈变形的部位，在背斜的顶部和向斜的底部发育拉张裂隙，这些裂隙将岩体切割成块状，破坏了岩石的完整性，弱化了岩石的工程性质，同时裂隙为地下水的运移提供了通道。2)褶皱翼部。往往形成单斜岩层，容易产生顺层滑动，特别是当岩层中存在软弱夹层，且岩层倾向与临空面方向一致时。

2.4 构造体系

研究构造体系对于区域地壳稳定性和重大工程场地及地基稳定性评价都有现实意义。

2.5 岩层构造

2.5.1 沉积岩的层理、地层接触关系

研究沉积岩的层理在工程上的意义，重点是研究岩层产状对工程的影响。当两种不同沉积岩岩层接触，其接触面较陡时会造成工程稳定性问题，因为岩层接触面一般都是软弱结构面。另外，不整合接触关系是划分地层单位的依据之一；不整合接触面也是地下水储聚的有利场所。

2.5.2 变质岩的残余层理构造、新生成层构造

研究变质岩岩层的构造，应从变质岩层残余原生构造和次生构造两个方面考虑：

1)原生成层构造保存完好或较为完好的变质岩层区应力求建立原生沉积地层系统，并按原生沉积岩层产状研究对工程的影响。

2)在变质程度深和混合岩化变质杂岩里，应该按新生成层构造研究对工程的影响。具有劈理的变质岩劈理面产状在工程上有重要意义，类似层理面。

2.5.3 岩浆岩的地层接触关系

对于岩浆岩地质构造的研究，主要研究岩浆岩和围岩的接触关系。岩浆岩和围岩的接触面一般都是软弱结构面，在工程上的意义较大。

3 根据地质构造选线

3.1 区域地质构造选线

区域构造地质选线，主要是根据区域性地质构造的部位和走向，即安徽省的深大断裂、台褶带等区域性地质构造形迹线的走向，确定路线的走向。一般在规划、可行性研究阶段和初步设计阶段进行。

路线走向，一般选择与区域地质构造形迹呈大角度相交或垂直，避开几个构造体系的复合部位。这样有利于公路工程的稳定。如必须平行深、大断裂，应尽量离深、大断裂线远一些，且不适宜在逆断层的上盘迂回展线；路线不宜在倾斜岩层顺向坡上平行通过；对于褶皱，不宜从褶皱轴部通过，宜以与褶皱轴向有较大交角(宜大于30°)通过，且通过背斜时的稳定性优于向斜。

宣城至泾县高速公路建设工程位于安徽省宣城市西部区域，是连接宣城市区与泾县县城的高速通道。公路工可阶段选线贯彻了地质构造选线的原则。建设区域江南深断裂与路线走向几近平行，地质构造选线建议选择距离江南深断裂较远的方案，并建议推荐公路路线走廊带尽量距离江南深断裂远一些；建设区域周王至木镇深断裂为近东西向，与路线相交，地质构造选线建议公路路线尽量与其大角度或垂直相交；路线走廊带经过一处背斜山体，地质构造选线建议路线不从褶皱核部经过而从褶皱西翼通过。

3.2 场地稳定性地质选线

3.2.1 考虑岩层构造、节理选线

一般情况下，路线平行经过单斜面状岩层构造路段时，宜选择在面状岩层构造逆层一侧，避免路堑、边坡在工程实施中形成顺层滑坡；当路线与单斜面状岩层构造相交时，宜垂直或与岩层走向呈大角度(30°)斜交，这样有利于边坡稳定。

但以上规则不能一概而论。在岩性坚硬、岩体完整，岩层间紧密接触、无软弱夹层的岩层中开挖边坡，在适当的坡率下边坡也是可以稳定的，不会形成顺层滑坡。对于逆层边坡，也不是什么情况下均可以稳定。当岩石风化程度高、岩性软时及节理发育、岩体的完整性差时，岩体的稳定性主要取决于边坡的坡率和防护；节理不利组合可造成边坡楔形体破坏、节理组合可形成危岩。

山区公路定线应充分考虑在设线后诱发并加剧岩体边坡地质灾害的可能性，在考虑岩石力学性质、结构面力学性质、边坡坡率的基础上，综合岩层构造、岩石节理发育状况，谨慎地确定路线的线位和采取的工程措施[4-5]。

黄山至千岛湖高速公路武阳段工可阶段线位在大洲源河右岸。在初步设计阶段勘察发现线位处岩层走向平行于线位，岩石倾向与切坡顺层，此处岩石为千枚岩、中薄层粉砂岩，层间结合差，公路实施后如工程措施不到位易发生顺层滑坡。为了确保安全、减少投资，地质选线建议将线位调整至大洲源河左岸。边坡工程建设期间揭露发现岩层与坡向逆坡或大角度相交，未发生工程质量问题，证明此次地质选线建议是合理的[6-8]。

国道330宁国市胡乐镇至皖浙界仁里村段沿沟谷布线，沟岸两侧为陡峭的山崖，岩性为震旦系细砂岩、粉砂岩，岩石坚硬～较硬，中厚层状，岩层产状为225°∠34°，层间结合紧密。公路改建工程如沿沟谷左侧展线，形成的边坡虽然是逆坡，但切坡的岩层层次比较多，岩石中节理与岩层面不利组合多，虽然坡体整体稳定，但坡体崩塌和落石较多，对公路运营安全形成较大的威胁；如沿沟谷右侧展线，形成的边坡虽然是顺坡，但岩层层间结合紧密，岩性坚硬，合适坡率下难以形成顺层滑坡，由于岩石中节理与岩层面不利组合少，形成边坡后崩塌和落石少，有利于公路的安全。因此公路路线地质选线时建议从山谷的右侧通过。

隧道位置的选择应考虑岩层层理、劈理、软弱夹层、不同岩性的接触带的物理性质及层间结合面、接触面等的物理力学性质。层状结构面走向与隧道轴向正交是最好的布置形式。层状结构面走向与隧道轴向斜交，应使隧道轴向与岩层走向间夹角α>30°或垂直隧道轴向的岩层视倾角β<20°。若隧道轴向必须与岩层平行或呈小角度(<30°)斜交时，应选在岩性较好的层状岩体中，结合层状结构面的物理力学性质，研究顺层滑动、不均匀地层压力和偏压等问题。在岩浆岩与沉积岩、变质岩的接触之处，由于岩体节理发育、破碎，地下水易于聚集，隧道开挖时易产生塌方、偏压和涌水，这时隧道位置选择原则与断层的选择原则相同。

3.2.2 考虑构造体系选线

几个构造体系的复合部位，如交汇处，构造系统往往彼此联系，形成复杂的构造体系，褶皱、断裂发育，岩层构造变动强烈，岩体破碎，不宜在此设置桥、隧等重要构造物。褶皱、断裂构造的特征点处，如端点、拐点、交叉点等处，构造变动强烈，岩体破碎，有的还有活动性，不宜在此设置桥、隧等重要构造物。

宣城至泾县高速公路建设工程工可阶段B路线方案路线正好经过区域性深断裂周王深断裂与江南深断裂的交汇带，且此位置设置为桥梁。从地质构造选线角度，不推荐B路线方案。

3.2.3 考虑断层选线

对于稳定的非活动断层，因断层破碎带和两侧岩体的性质一般不同且不均匀，跨越其间的桥梁可能因不均匀沉降而产生破坏，因此应尽量通过合理布置墩台位置，避开断层的影响；无法避开时，应合理确定基础形式，满足地基抗滑、抗倾覆稳定性要求，同时考虑加强上部结构措施。选择隧道位置时应尽力避开沿断裂破碎带走向布置，不易避开时应采用隧道轴线与断裂走向线垂直或有较大的交角(>30°)通过。当隧道必须从断裂带附近平行断裂带走向通过时，应选在受断裂影响较轻微的一盘，距破碎带一定距离的较完整的岩层中通过。

省道217旌德至长安段改建工程经过绩溪大断裂。沿断裂岩石破碎，角砾岩化、糜棱岩化，破碎带宽数米至数十米。原公路与断裂相交处为较高的边坡。此处经常发生滑坡、崩塌，虽经抗滑桩处理仍然不稳定。公路改建在地质构造选线时建议将线位改到河对岸的滩地上，以桥梁和路基形式通过，避免在断裂处形成边坡。工程建成后运行良好，此段再没发生过滑坡、崩塌等地质灾害。

3.2.4 考虑褶皱选线

隧道不宜选在与向斜轴线重合位置，实在避不开时，则宜以与向斜轴向有较大交角通过。选择隧道位置时，背斜的稳定性优于向斜[9]。

宣城至泾县高速公路建设工程工可阶段推荐路线K41+500～K47+600处为一背斜，轴向55°，地质构造选线建议路线不宜从褶皱轴部通过，建议从褶皱西翼通过，与褶皱轴向相交时以较大交角(宜大于30°)通过。

4 结语

本文论述了地质构造对公路工程的重要影响，总结了在公路工程地质勘察构造选线的经验和教训，通过实例验证，对今后山区公路工程地质勘察选线提供了参考。