公路工程建设中常见地质问题及对策探讨

任天勇 夏洪吉

（四川省交通勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610059）

0 引言

公路工程线路长，地质环境和地质条件复杂，工程建设过程中遇到工程地质问题是不可避免的，甚至运营期间也可能因工程地质问题解决不彻底导致安全事故发生。因此，工程建设过程中遇到工程地质问题应及时分析原因，施工单位应提出安全可行的工程对策，对工程建设的安全和质量，兼顾施工的连续性、确保工程顺利进行具有重要的工程意义。本文对地质勘测、岩土物理力学性质、工程边坡稳定性、临河挡墙抗冲设计等几个方面存在的问题进行分析，并提出处理对策。

1 地质勘测精度不够的问题及处理对策

1.1 地质勘测精度问题

（1）存在的问题。陡峭的山区公路，由于地形陡峭、地物隐蔽性大，地形变坡点测量不到位，常常造成纵横断面与实际地形有较大误差，造成建设施工时工程量发生变化，甚至设计变更和方案调整。

（2）采取的对策。地形陡峭、隐蔽性大的山区公路前期设计阶段采用先进的无人机设备，保证地形测绘的完整性和准确性，出现问题及时补测；加强断面测量过程控制，施工期加强对纵横断面的现场复核工作，尤其是回头曲线、桥位、高挡墙等重要工点段的复核。

1.2 涵洞、挡墙等小型建筑物勘察深度问题

（1）存在的问题。对于涵洞、挡墙等小型建筑物的勘探容易被忽视，不按规范要求勘察，往往勘探工作量不足。尤其山区公路工程，对地基岩土的厚度、性状特征和密实度等靠地质工程师经验判断，准确性低。涵洞、挡墙等小型建筑物勘察深度问题是工程建设过程中出现工程地质问题和导致设计变更的主要原因。

（2）采取的对策。按照规范要求开展挡墙、涵洞等小型建筑物的勘探工作，采用挖探、螺纹钻、动力触探、机动钻探等综合勘探手段，查明地基岩土的厚度、性状特征和密实度；施工中遇到问题及时补充勘察，为变更设计提供可靠、准确的地质依据。

2 岩土体性质认识不足导致设计变更问题及处理对策

2.1 路基岩土体物理力学性质的认识问题

（1）存在的问题。对拟建公路沿线分布的诸如高液限黏土、膨胀土、饱和软土等特殊岩土的物理力学性质认识不足，取样试验点偏少或代表性较差。该类问题在地形相对较为平坦的高原或平原地区出现较多。比如，某一级公路K0-K12段，该段为黑河冲积扇平原，地形较为平坦，地表为粉质黏土，厚度3～8m，下伏砂卵石层，地下水位埋深1.50～2.50m。该段设计为低填浅挖，挖除表层粉质黏土，换填1.20m的砂砾石方案，按设计施工后路基出现“弹簧土”，路床含水量较大，经试验室抽取代表性土样进行检测，液限为50%～52%，塑限26%～28%，且＜0.074mm颗粒占比大于50%，为典型的高液限土，基底承载力和变形不能满足设计及规范要求，导致设计变更，加大换填深度处理。又如，某高速公路K53～K61段路基表层为第四系更新统（Q2）冰水堆积层，上部为褐黄-褐红色粉质黏土、黏土，局部含少量圆砾，稍湿，大部分呈硬塑状，局部呈可塑状，厚度2.0～8.0m。施工图设计阶段仅在表层取样（8组）试验，结果显示为低液限黏土，设计按照低液限黏土进行设计。施工单位进场后进行分层取样试验，表部1.0～2.0m以下，天然含水量19.8%～45.5%，液限41%～69%（其中有2组液限小于50%，11组大于50%），塑限26%～45%，塑性指数12～25，液性指数-0.77～0.18，属高液限土，从而导致设计变更。

（2）采取的对策。高液限黏土、膨胀土、饱和软土等特殊性岩土路段，适当加密勘探点及勘探深度，按照相关特殊性岩土勘察规范进行勘察，取样试验要有代表性；工程建设中遇到前期勘察未查明的特殊岩土时，及时开展补充勘察和研究。

2.2 临河浸水路基填料的选择问题

（1）存在的问题。对临河路基填料的基本要求和填料亲水特性认识不清楚。比如，某高速公路K43-K48段从一级阶地上通过，多段为临河路基，地下水位较高，路基存在浸水问题。根据《公路路基施工技术规范》（JTG/T 3610-2019）中7.19.3条的规定：受水位涨落影响及常水位以下的路堤，宜用水稳性好、不易风化的透水性材料填筑。设计忽视这点采用开挖料填筑，施工单位进场后即提出浸水路基采用片块石料或砂砾石料换填处理的建议，经设计确认后变更了填筑料。

（2）采取的对策。对临河浸水路段填筑料要求要清楚，对填筑料的水稳定性和亲水特性要有足够的认识；设计文件中对浸水路基填料和填筑程序应有明确的技术要求。

3 路基边坡稳定性问题及处理对策

3.1 路基填筑边坡的稳定问题

（1）存在的问题。地质工程师对路基填筑边坡稳定的影响因素考虑不全面，分析不到位，导致设计采取的工程措施偏弱，造成工程建设过程中或竣工后路基沉降开裂、滑坡、防护措施失效等问题。该类问题在山区公路建设中较为普遍，集中在斜坡或缓坡上、路基形式为填方或半挖半填的地带，路基外侧设路肩墙防护。挡墙基础为粗粒土或细粒土。路肩墙设计通常采用换填或扩大基础，考虑了地基承载力，却忽略了路基填筑边坡的整体稳定性和路堤加载后的边坡稳定性。工程建设中特别是遭遇暴雨等工况条件下产生变形滑坡，公路建成后出现路基开裂、沉陷边坡或滑坡，不得已采取加固处理措施。某高速互通BK0+380～NK0+820 段原设计为四级边坡，开挖坡比1:2，第一、三级采用菱形骨架+植草防护，第二、四级采用锚杆框架梁+植草防护，施工时坡顶第四级开挖完成后，坡面揭示主要含砾石粉土及腐殖土层，厚度和成分与原地勘资料严重不符（原设计为碎石土），土体强度较低，受上部坡面汇水渗透影响，NK0+850～NK0+870坡面中部汇水段出现溜塌，并牵引后缘坡口线外土体滑塌。对坡顶溜塌土体清方后形成五级边坡。从原设计地质剖面和补充勘察后地质剖面对比，可明显看出地质条件相差较大，原设计第一、二、三级边坡开挖后基本已至强风化板岩，而补勘后显示第一、二、三级边坡开挖后坡面含砾粉质黏土，厚度尚有9～13m，且含水量极高，土体极为松散。

边坡溜塌范围分布与地表水及地下水密切相关，这段边坡治理方案为：①排水措施：在坡体后缘汇水区设置截排水措施，将坡面地表水和地下水截走；对汇水区开挖坡面仰斜式排水管加长、加密。②支挡措施：在坡口线外侧采用双排钢花管加固锁定后缘土体。③坡面防护措施：对坡面已出现溜塌松动的土体采用支撑渗沟+植草防护；对第一、三、四、五级边坡采用锚杆框架+植草防护；对第二级边坡采用锚索+植草防护；在第三、四级平台设3排钢花管+冠梁防护。④坡脚防护：在坡脚设置4m高路堑墙。需增加工程造价约850万元。

（2）采取的对策。勘察成果与设计方案直接相关，勘察成果可靠性决定设计方案是否可行；边坡病害多与地表水或地下水相关，故在边坡病害治理中应先考虑“治水”；高边坡病害治理为动态设计，应根据现场开挖情况及时调整优化设计方案；设计过程中应加强高原区缓坡地段的水文地质及工程地质调查；对位于半径较小的圆曲线段的高边坡，开挖后边坡正视面呈扇形，其顶宽远大于底宽，计算防护面积时应避免工程量少算；填方或半挖半填填筑形成的路基边坡稳定，特别是在地震、暴雨等工况条件下的边坡稳定至关重要，设计应留有合适的安全裕度。

3.2 基岩顺层边坡的稳定问题

（1）存在的问题。公路工程线路长，地质条件多变，在工程建设过程中经常会遇到顺层岩质边坡。对顺层边坡的稳定认识不足、施工开挖切脚或处治措施不当，容易导致大面积的顺层滑坡。比如，某公路工程K1+290～K1+480 段的顺层边坡，该段边坡位于拟建公路左侧，原设计为四级边坡，坡率为1:0.75～1:0.75～1:0.75～1:1，坡面设锚杆框架梁防护，锚杆长度9m，框架梁尺寸4m×3m。边坡垮塌时正在施工过程中，第四级边坡已施工了锚杆和框架梁钢筋，第三级边坡已开挖一大部分，并且已施工完成锚杆框架梁约70m长（浇筑完成），第一、二级边坡尚未开挖成。K1+290～K1+480基岩出露，为志留系中上统罗惹萍群-纱帽群，岩性为深灰、紫灰色页岩，强～中风化。该段层间褶皱发育，岩层产状变化极大，从155°∠37°变化至346°36°。挠曲褶皱发育，岩体极为破碎，呈散体碎裂结构，并存在顺坡面的不利结构面。目前坡顶坡口线附近有拉裂缝分布，裂缝长10～20m，宽10～15cm。开挖后坡面稳定性及完整性较差，多有崩落石块；K1+420～K1+480段，坡面表层多覆盖黏土，坡顶至坡脚有基岩出露，岩性为志留系中、上统砂质页岩，产状323°∠24°，坡向与岩层倾向夹角近5°，倾向坡外，为顺层岩质边坡。设计针对该处顺层滑坡提出了如下处治方案：K1+290～K1+420段，岩层产状变化较为复杂，长130m的坡面岩层产状从内倾65°～0°到外倾35°均有，且变化没有规律。如果分段实施防护措施，会导致边坡不平顺，美观受影响，施工也较为困难。且该段背后为反坡，开挖不会造成边坡过高，因此综合考虑后，建议将该段整体放缓，坡脚设置仰斜式路堑墙；K1+420～K1+480段沿顺层清方并在坡脚设锚索抗滑桩支挡。抗滑桩尺寸3m×2m，间隔5m，桩长22～24m。抗滑桩桩顶设2排预应力锚索，锚索为4 束Φ15.2 钢绞线，锚索长度25m，锚固段长度8m。第一排距桩顶0.5m，第二排距第一排2.5m。从抗滑桩顶起，向上对坡面顺层岩体进行清除，清方坡面角度应接近顺层岩体的倾角，避免形成顺层切脚。目前该处坡面已经基本开挖成型，抗滑桩已经施工完10根。开挖成型后的坡面均整体较为稳定，偶有掉块等现象，局部有页岩滑塌，但是受到抗滑桩的阻拦，边坡整体滑塌的风险已经得到控制。

（2）采取的对策。顺层边坡尽量减少切脚开挖；对陡倾角（90°～60°）的顺层边坡顺层开挖，并采取适当的锚固措施；对中陡倾角及缓陡倾角（60°～10°）的顺层边坡，开挖切脚是不可避免的，采取“强身固脚”的处置措施，以锚固为主结合固脚挡墙效果较好；对近水平岩层（倾角＜10°）的顺层边坡，宜采取“固脚强身”的处置措施，以固脚挡墙结合锚固进行边坡加固；边坡锚固深度穿越卸荷带和软弱层带深入相对完整岩体；设置坡面截水、排水系统，防止地表水和地下水对边坡稳定的影响。

4 临河路基挡墙的抗冲保护问题及处理对策

（1）存在的问题。公路工程临河路基挡墙埋置深度，应根据公路等级对设计抗冲的要求，将路基挡墙置于对应频率洪水最大冲刷深度以下，同时采取大卵石、块石或混凝土块防冲保护。若挡墙埋置深度不够、防冲保护不足，一旦遭遇大洪水会造成挡墙被毁、路基塌方等问题。比如，2020年6月26日冕宁县大暴雨引起洪水挟带大量固体物质，致使马尿河局部河床抬高、主河道改向直接冲刷马尿河两岸的公路路基。导致K103+400～K103+940段多处路基及挡墙被完全冲毁，丧失通行能力。2020年8月10日～17日，四川省阿坝州九寨沟县全境连续强降雨，导致在建的绵九高速公路多段挡墙被冲毁垮塌。某高速公路互通连接线LK0+640～LK0+695段右侧挡墙基础埋置深度不够，2020年汛期受河水冲刷，导致挡墙垮塌，路基开裂沉陷和塌方。

（2）采取的对策。根据公路等级和取样试验资料，通过计算和调查确定设计洪水最大冲刷深度；临河段路基挡墙埋置深度，满足最大冲刷深度基础上尚需留有安全裕度，路基挡墙采用大卵石、块石或混凝土块等固脚防冲保护。

5 结束语

综上所述，在已建或在建公路工程建设中，会遇到诸多工程地质问题，比如工程地质中存在的勘测精度不够，特殊岩土体物理力学性质研究不够，工程边坡稳定性研究不深，临河挡墙抗冲设计和保护不够等问题，面对这些问题，只有从根本原因分析入手，认真勘察、比对，提出有针对性的处理对策，才有达到长效解决的目的。