伊春至嘉荫公路工程地质特性研究

2011-08-15张旭东张振利车殿国

黑龙江交通科技 2011年1期

张旭东，张振利，车殿国

(黑龙江省公路勘察设计院)

1 概述

1.1 路线地理位置、地形、地貌

伊春至嘉荫公路位于黑龙江省东北部，起点为伊春市区，经五营区、汤旺河区、嘉荫农场，终点为嘉荫县城，路线全长213 km。为小兴安岭主峰及其东北麓山前平原区，地势西南高东北低，伊春至四零段为小兴安岭低山丘陵区，新青段位于新青凹地内，地势平坦，相对高差仅20m;四零至嘉荫为山前平原区，地势较为平坦，沟谷纵横，多为顶平漫岗式地形。路线大部分位于河流漫滩及一、二级阶地上。植被基本为次生林、塔头地和少部分耕地，局部低洼地段为多年冻土区。

沿线所经河流为松花江水系第三大支流汤旺河及其属于黑龙江水系的结列河及其支流。

1.2 路线所在地区气候及自然区划

为寒温带大陆性季风气候，冬季受极地大陆气团控制，严寒干燥，降雪天较多;夏季湿热多雨。春秋两季因冬夏季风交替气候多变。春季多大风，降雨少，蒸发快，易于干旱;秋季多寒潮侵袭，降温急剧，常有冻害发生。年平均气温0℃，年平均降雨量631mm。雨季集中在6～8月份。年降雪日约50d，最大积雪深度49 cm。季节性最大冻结深度2.80m。全年主导风向为西南风，最大风速为28m/s。

沿线地区公路自然区划分为I2区，即为北部岛状多年冻土区。公路工程地质分区为小兴安岭山地区。

2 地质条件

本区系新华夏构造体系第二隆起带—张广才岭隆起带之北侧。有华夏系及新华夏系两个构造体系，华夏系构造体系对本区的综合构造形态起着基本的控制作用，新华夏系明显控制着中生界地层和燕山早期侵入岩。上元古界、上古生界地层及其相应的褶皱、断裂等大体呈北东向等分布;中生界以后的沉积、火山喷发及褶皱、压性断裂的分布方向多为北北东向。较大构造有友好河-汤旺河扭断裂、汤旺河断裂、乌伊岭-金林断裂、太平沟断裂、黑龙江断裂。

前第四系地层主要有下黑龙宫组(D21x)大理岩、友好组(J3y)火山碎屑岩、宁远村组(J3n)酸性火山岩和火山碎屑岩、孙吴组(N1-2s)黄色砂砾岩(泥岩)、华力西晚期(γ43)及燕山早期(γ5

2)侵入花岗岩(花岗闪长岩、白岗质花岗岩、闪长岩、白岗岩)等。第四系地层主要为一级阶地堆积(Qp1)和二级阶地堆积(Qp2)，主要由粉质黏土、砂及砾石等组成、第四系全新统(Qh)河流冲积层，主要由砂及砾石等组成，厚度小于3m。

3 区域地震

根据《国家地震动峰值加速度区划图》，线路区的地震动峰值加速度为0.05 g，地震设防烈度Ⅵ度。按《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)规定，构造物设计只需构造设防，不做防震设计。

4 工程地质条件

路线地层分布较为简单，覆盖层为第四系冲洪积及堆积地层，由黏性土及砂砾组成，顶部多为存在厚度0.5～0.8m的腐殖土，局部低洼地段存在多年冻土，基岩为花岗岩、砂岩及泥岩。

桥涵基本位于汤旺河、结列河及其支流漫滩及阶地上，覆盖层厚度较小，一般小于10m，覆盖层一般岩土为砂、卵砾石，基岩为砂岩、泥岩及花岗岩，新青凹地及嘉荫凹陷内地层分布差别较大。

5 水文地质条件

沿线地表水主要为汤旺河、结列河其支流。地表径流深约100mm，径流变差系数为0.55，河流属于封冻性河流，具有明显的季节性。根据自然地理和地表水分布特点，沿线划分为河谷冲积平原区和丘陵漫岗区。地下水主要以潜水和上层滞水为主。由于本区有多年冻土，因此存在固态水，即多年冻土中的冰。另外有少量基岩裂隙水。

依据资料，本地区地表水及地下水对钢筋混凝土无腐蚀性。

6 工程地质评价

6.1 路线工程地质评价

路线展布基本为山前坡地、岗地及部分漫滩区，路基土主要为黏性土、碎石土及卵砾石土，下部为岩石风化物，地下水位埋深较大，地下水对路基影响极小，为良好路基;局部河谷漫滩区及林间湿地存在软土及多年冻土，需处理。

6.2 桥涵工程地质评价

根据桥位处岩土层空间分布及其物理力学性质，凹地桥梁一般可选择砾石层做为天然基础持力层，局部砾石层厚度较小，不适合天然基础，应选择桩基础。丘陵区覆盖层厚度较小，下部基岩强度较高，基础应选择天然基础。局部风化带厚度较大处，可选择桩基础。

6.3 不良地质评价

本段路线不良地质主要为季节性冻土冻胀、软土、多年冻土等问题。

本地区季节性冻土最大冻深为2.80m。判定冻深范围内粘性土具有强冻胀性—特强冻胀性，路面设计中宜考虑防冻胀的要求，桥涵设计应注意选用抗变形能力较好的结构并注意基础防冻害处理。

地表腐殖土、淤泥质土、淤泥、草炭等，结构疏松，孔隙比大，含水量高，压缩性高，地下水位高，承载力偏低，具强冻胀性，可采取清除软土换填碎石土或天然砂砾的方式进行地基处理。

本地区分布多处多年冻土，大部分位于低洼地段，覆盖塔头等植被。冻土一般冻深3～5m，最大冻深达12m。本段多年冻土的地温较高，处于退化阶段，极不稳定。在冻土路基处理上，宜采取破坏多年冻土的设计原则，对埋藏浅、冻上厚度小的多年冻土采取全部挖出含冰土层、换填粗颗粒土后再填筑路基，提高路基高度，降低垂直地温梯度;放缓边坡，加强侧向散热，减小垂直热阻;改善排水设施，加强地面排水;选择适宜路基填料，以防止地表水渗入基底造成路基融沉或因毛细作用而造成的冻胀病害。为彻底消除多年冻土对路基稳定性的影响，可考虑采用桥梁通过。