巫山县环湖路工程地质条件分析及其工程对策

杨国安，徐杨青

(中煤科工集团武汉设计研究院，湖北武汉 430064)

1 概况

重庆市巫山县为三峡库区移民建设的新县城，坐落于长江北岸的斜坡上，县城前缘为长江，地形坡度大，交通状况落后，土地资源匮乏。巫山县新县城环湖路作为巫山县新县城联系水运交通和陆运交通纽带的主干道，为巫山县新县城建设的重点工程。起点位于淀粉厂西侧，向东经过淀粉厂滑坡、四道桥滑坡、邓家屋厂滑坡、头道沟、二道沟、三道沟、玉皇阁滑坡区、北门坡变形区、烟厂码头、平湖路直管公房滑坡等复杂的地质单元体，终点止于二郎庙附近，位于新县城前缘的陡斜坡地带，公路沿线穿越滑坡、变形体等地质灾害体达14处之多;填方高，挖方深，各种桥梁和地质灾害治理区段占整个线路长度的89%，工程地质条件十分复杂，滑坡体等不良地质灾害体之集中，全长4．97 km，投资总额达2．28亿元(5 000万元/km)，在城市道路建设中属世界罕见。

2 构造地质条件

工程区隶属扬子准地台八面山台褶带利川凹褶束内，东临秭归凹陷，南邻恩施穹褶束，西邻四川台坳奉节垫江凹褶束，北邻大巴山台缘坳褶带和神龙地块。

巫山县城及其附近地区在大地构造部位上位于川鄂湘黔隆起褶皱带中段和川东褶皱带东段，构造背景具有两大构造体系交接带的复合特征，具体位置位于巫山向斜之中(见图1)。巫山向斜北侧为齐岳山背斜，南侧为横石溪背斜，区域构造线方向为NE70°～84°。

巫山向斜为一复式向斜，次级褶皱和断层发育，常见倒转褶曲。向斜南北两翼分别为巫山断层和马垭口断层，分别于横石溪背斜、齐岳山背斜接壤，是两背斜的嘉陵江组(T1j)地层逆冲于巫山向斜的巴东组(T2b)或更新的地层之上，成为齐岳山褶皱断带的组成部分。

图1 巫山新县城及周边地质构造纲要图Fig.1 Outline map of the new town of Wushan county and the surrounding geological structure①．巫山向斜;②．横石溪背斜;③．官渡向斜;④．齐岳山背斜;⑤．巴雾河向斜;⑥．石板溪背斜。

环湖路位于Ⅱ级构造巫山复式向斜的南翼与轴部转折部位，地质环境及工程地质条件起控制作用的是Ⅲ级以及更次级的复式褶皱构造及断裂构造。

3 地貌单元及沿线主要地层

地貌单元属于中、浅切割褶皱剥蚀中低山。环湖路沿线地貌单元属于长江与大宁河Ⅰ～Ⅳ级阶地及漫滩，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ级阶地保存较为完整，而Ⅲ级阶地狭窄，保存不完整。线路沿长江北岸经头道沟、二道沟、三道沟、万元沟、烟厂沟、龙潭沟、向家沟等13个沟谷。沿线冲沟发育，沟谷切割密度大，冲沟宽度占岸线长20% ～35%，致使库岸弯曲。由于沟谷发育，环湖路纵线方向上地形起伏大，高程在120～220 m之间;横向上，坡度大多在25°以上。

含砾低液限粘土:灰黄色，稍湿，硬塑状态，切面光滑，无摇震反应，干强度高，高韧性。夹15% ～20%左右碎石，碎石成分主要为灰岩和泥岩，最大块径＞0．5 m。

碎石:一般粒径为5～10 cm，最大块径超过11 cm，土石比一般为1∶5～1∶8。碎石的主要成分为灰岩和粉砂质泥岩;夹10% ～20%的粘土，呈硬塑状态。

块碎石:杂色，主要为灰黄、灰绿、灰色，中密—稍密状态，块石含量＞70%，块石成分主要为灰岩、泥岩，粒径一般为3～9 cm，最大超过1 m。

泥质灰岩(T2b3):灰黄色，中厚—厚层状，为一套粉细—中晶灰岩、粉—细晶白云质灰岩、泥质白云质灰岩、粉—微晶白云岩，偶见钙质伊利石粉砂岩，局部含煤粉，为溶崩角砾岩，中厚—厚层状。

粉砂质泥岩、粉砂岩互层(T2b2):紫红色，中薄层状，下部岩性为紫红色泥岩、绢云母粉砂质泥岩偶见铁质浸染绢云母粉砂岩，近底部有一层灰黄色粉—微晶白云质灰岩、厚度1～2 m;中部为紫红色夹绿色条带状泥岩、粉砂质泥岩夹5～6层紫红色或黄灰色钙质粉砂岩或细砂岩，层厚1～2 m;上部为紫红色泥岩夹数层2～4 m的灰黄色钙质粉砂岩，局部见钙质砂砾岩，近顶部见1层厚度1～4 m灰黄色粉—微晶白云质灰岩。

泥岩、泥质灰岩(T2b1):泥质灰岩为灰黄色，泥岩为灰绿色，中薄层状，岩性为灰黄色粉—微晶白云质灰岩夹具鸟眼构造石膏假晶的微晶灰岩及微晶白云岩、泥质灰岩、泥灰岩和泥岩等。该层的顶部为灰绿色泥岩，底部为泥质灰岩［1］。

4 沿线主要地质灾害体及分析

巫山环湖路起点位于淀粉厂西侧，向东经过淀粉厂滑坡、四道桥滑坡、邓家屋厂滑坡、头道沟、二道沟、三道沟、玉皇阁滑坡区、北门坡变形区、烟厂码头、平湖路直管公房滑坡等复杂的地质单元体，终点止于二郎庙附近。

4．1 淀粉厂滑坡

滑坡概况:淀粉厂滑坡平面形态呈圈椅状，斜坡总体倾向为145°，地势上北高南低，西高东低，整体上为一凹形折线坡。滑坡前缘剪出口高程138～147 m，后缘高程221～273 m。前缘及中部宽265 m，后缘宽137 m，斜坡纵长 260 m，面积 5．26 ×104m2，滑体厚度9．6～27．2 m，中部较两侧厚，平均厚度 20 m，总体积110×104m3，滑体物质为粉质粘土、碎块石土和粉质粘土夹碎石土。

滑带特征:淀粉厂滑坡滑带土为含碎石粉质粘土，土石比8∶2～7∶3，为黄色、灰黑色粉质粘土，受挤压碾磨，结构较密实，内有小型挤压磨光面，碎石次棱角、次圆状，直径2～8 cm，成份以灰绿色泥灰岩为主，次为灰色泥质灰岩、灰岩。淀粉厂滑坡滑带埋深一般为9．6～14．00 m，最深达27．20 m，滑带的空间分布形态因位置的不同而表现出较大差异。

滑床特征:淀粉厂滑坡滑床主要由灰黄色泥灰岩、灰色泥质灰岩组成，其次为灰岩。泥灰岩、泥质灰岩属次坚硬岩类，力学强度一般不高，易风化，软蚀。滑床表层灰黄色泥灰岩、灰色泥质灰岩风化剧烈，区内全强风化层厚达10～20 m，岩体破碎，部分已呈土状。同种岩性，由于埋深不同导致风化程度的不同而略有差异，主要表现为埋藏深，风化程度相对低，则各项物理力学指标高。空间形态上，淀粉厂滑坡滑床纵向上为后部凸起的圆弧形。滑坡周边大部分为碎石土间接触。

4．2 四道桥滑坡

滑坡概况:四道桥滑坡后缘具明显的圈椅状地貌，后壁高程280～360 m，地形坡度约40°。滑体后部为滑坡平台，坡度约4°～10°，宽约150～160 m，高程250～280 m，住有若干居民。滑体物质主要为碎石土、滑动碎裂岩体，碎块石土及砾质粉土或粉质粘土组成。总的分布特点为从上到下细粒物质逐渐减少，碎块石含量渐高。

滑带特征:四道桥滑坡滑带物质主要成分为黄灰色、紫红色砾质粘土、粉质粘土、粘土质角砾及泥，呈可塑—软塑状。受滑体挤压常形成擦痕及磨光面，局部遇水形成泥化带，最为明显的滑带大致沿(T2b2)泥岩物质与(T2b1)泥灰岩物质分界分布。滑带下分布有扰动岩体，反映滑体滑动过程中牵动、挤压较强，下伏滑床岩体形成一定厚度的扰动碎、块石带。

滑床特征:四道桥滑坡后部平台部位下伏岩体为T2b2泥岩、泥质粉砂岩及粉砂岩，岩石较为软弱，且滑床接近T2b2/T2b1分界，岩石含泥量较高。构造部位上处于背斜的核部张裂带，岩体极其破碎，岩层倾向E或NE，即倾向四道沟及后山。顶部与T2b2交界附近(厚约10～15 m)，岩层呈薄层—极薄层状，含泥量高，为钙质页岩、钙质粉砂岩、泥灰岩，岩层易产生揉性变形。夹层大多泥化，性状较差。中部地层为泥质灰岩、泥灰岩与灰质呈互层状(厚约30～40 cm)，前者呈薄层状，较软弱，揉皱发育，后者相对较硬，表现为强烈破碎，多呈碎裂岩体，裂面间钙质胶结或充填次生溶蚀泥，两者之间常有挤压破碎泥化带。

4．3 邓家屋场崩滑体

滑坡概况:邓家屋场崩滑体处于高唐观向斜南翼，为逆向坡。斜坡上部由T2b3黄灰色白云质灰岩、泥质灰岩组成，厚层—中厚层状，岩质较硬，岩体破碎，连续性差，裂面、层面充填有较多泥质。中下部由T2b2、T2b1紫红色泥质粉砂岩、泥岩、灰黄色泥灰岩、白云质泥质灰岩组成，薄层—中厚层状，裂隙发育，风化严重，软弱，构成上硬下软结构。

滑体物质主要为混合土碎块石，局部地表有薄层粘性土，碎块石成分主要为(T2b3)黄灰色白云质泥质灰岩，少量(T2b2)紫红色泥质粉砂岩。在垂直剖面上，滑体物质成分具有分层特征，即黄灰色灰岩碎块石土层与紫红色碎石土、角砾土呈互层状，后者相对较为软弱，为滑面与潜在滑面。

滑床岩体软弱、破碎，基岩面附近有紫红色砾夹粘土，砾有磨圆现象，为滑带物质。该崩滑体主体具有统一滑面，并具有多个次级滑面，主滑方向为SW向［2］。

4．4 玉皇阁崩滑坡

崩滑体概况:长江处于玉皇阁崩滑堆积体以南，流向NEE向。崩滑堆积体处于长江岸坡高漫滩以上。高程80～250 m为陡坡，其中高程160～185 m分布有狭窄的侵蚀缓坡，高程相当于Ⅲ级阶地，一般平均地形坡度30°～47°。滑体按主要物质组成分别为破碎岩体区、碎块石土区、碎石土区和含砾粉质粘土区。钻孔揭示，崩滑堆积体垂直方向上物质组分变化比较大，物质呈不均匀分布。总体上向深部细粒含量减少，碎块石块径增大，且不同区段岩石完整程度不同。前缘斜坡地带堆积体物质垂向有一定差异，向深部细粒含量减少，碎块石块径增大，分为三层。由上至下为:角砾土或碎石土、碎块石土、破碎岩体。

滑带特征:主要特征为挤压、错动现象较为明显，部分土层中存在光滑镜面(局部不明显)，细粒土主要以粉土、粉质粘土为主，粘粒含量少，塑性中—低，砾多以次棱角状为主，次棱角状—棱角状为辅，偶见次圆状，砾径为1．2 ～4 cm 为主，少量0．3 ～1．2 cm，局部夹碎石土。总体上软弱带中砾的磨圆程度，粘性土的含量均不如滑动带。软弱带及滑动带局部地段呈密集型发育。

滑床特征:崩滑堆积体中部下伏基岩主要为T2b2紫红色泥岩、泥质粉砂岩，岩性软弱，泥化夹层与错动带发育，性状较差，易变形及产生揉皱现象，劈理及短小裂隙发育。崩滑堆积体前缘玉皇阁一带，T2b3破碎岩体及碎块石直接覆盖于T2b1之上，沿T2b1基岩顶界分布有滑带物质及厚2～10 m(T2b2)紫红色砾质粘土。前缘附近下伏基岩T2b2地层，岩性为灰黄色泥灰岩、泥质灰岩，呈薄层—中厚层状，钻孔揭示该层层间挤压破碎带发育，构造岩多为钙质、泥质胶结角砾岩，少量碎块岩及碎裂岩、断层泥［3］。

玉皇阁崩滑体地质情况见图1。

4．5 北门坡变形体

变形体概况:北门坡斜坡地带坡高约110 m，坡度较大，坡面总体呈台阶状。坡顶头道沟与万元沟沟头间距最窄处约220 m，斜坡坡脚一带横宽约1 040 m，平面形态上略呈不对称扇形。斜坡上覆冲积黄土状粘性土与崩滑堆积碎块石土，人为改造极其强烈，现今居民密集。斜坡岩层产状平缓、弯曲，总体为反向坡。坡脚出露T2b2紫红色泥岩，头道沟两侧出露T2b3、巫山师范平台及前缘斜坡钻孔均揭露T2b3黄灰色泥质灰岩及灰岩，总体上表现为下伏基岩、上覆古崩滑体(松散堆积物)的岩土双层结构斜坡。下伏基岩为T2b2紫红色泥质粉砂岩、泥岩和T2b3泥质灰岩、白云质灰岩等，岩层产状310°～350°∠10°～46°。斜坡上部为 T2b3厚—中厚层状泥质灰岩、白云质灰岩，岩性相对较硬，为中等坚硬岩石;斜坡中下部为T2b2紫红色泥质粉砂岩、泥岩，岩性相对较为软弱，属软弱岩石，具快速风化、崩解特征;组成了上硬下软结构的逆向坡。

变形体滑带特征:北门坡斜坡自巫师平台前缘至Ⅰ级阶地后缘为古崩滑堆积体，古崩滑体由上部冲积粉质粘土(黄土状土)和下部碎块石土层组成。滑动带或软弱带(主滑面)物质为砾质粘土，角砾含量约占40%，砾径一般2～30 mm、少量砾径4～6 cm，次棱角状、次磨圆状，角砾表面磨光、光滑且有黑色铁锰质浸染，粘土为灰黄色杂有棕红色，稍湿，可塑，塑性高，粘性强。

变形体滑床特征:滑床的主要地层为巴东组泥灰岩及泥岩，T2b1泥灰岩、泥质灰岩及T2b2泥岩、泥质粉砂岩，薄层极薄层状，岩性软弱，易产生揉性变形，下伏岩层连续分布，层间软弱夹层、软弱带、挤压劈理发育，裂隙多发育于层间，除发育NEE向压性裂隙外，多为短小的层间张、剪性裂隙。T2b3底部以中厚层、厚层灰岩、白云质灰岩为主，夹泥质白云质灰岩，以中硬岩为主;中上部为中厚层、厚层泥灰岩、泥质灰岩、泥质白云质灰岩夹白云质灰岩、灰岩，以软岩为主。岩性较脆，多软弱层面，层面夹泥者较多［4］。

北门坡变形体地质情况见图2。

4．6 高塘观滑坡

滑坡概况:高塘观滑坡平面呈宽短扇形，纵向上呈舌形。其前缘为头道沟右岸谷坡上部基岩(泥灰岩)与碎石土分界面，中点高程195 m，左右两端高程200 m，后缘高程260 m，相对高差65 m。滑坡左侧边缘为头道沟支沟右岸谷坡中部基岩(泥灰岩)与碎石土分界面，前端高程200 m，后部233 m。滑坡右侧边缘为二道沟左岸谷坡上部(基岩)泥灰岩与碎石土分界面，前端高程200 m，后部高程234 m。高塘观滑坡平面呈宽短扇形，纵向上呈舌形。高塘观滑坡滑体土自上而下由粉质粘土和碎块石土组成。

滑带特征:滑带为含碎石粘土，红褐色，稍湿—湿，可塑—硬塑状。片状碎石被挤压平躺，具定向排列特征。挤压磨光面和蠕动擦痕极为普遍。据磨光面及擦痕特征可分为两类，一类磨光面多沿灰绿色纹理展布，延伸长且连贯性好，但面上多已钙化或被铁锰质不完全胶结，光泽暗淡，产状与下伏破碎基岩顶面近于平行，擦痕粗长，但比较模糊。

滑床特征:滑床岩性为三叠系中统巴东组第三段(T2b3)泥灰岩、角砾岩，由于滑坡地段处于高塘观向斜南翼近核部且压性断层密集(滑坡区仅百米左右就发育断层两条)，断层破碎带(5～30 m)及其影响带宽(一般30～70 m)，岩石极为破碎，基岩顶面附近岩石风化强烈。

以上滑坡、崩滑体从物质组成上分析，土质滑坡体的物质组成从上到下，细粒含量减少，碎块石块径增大。一般滑坡体堆积物由上至下可分为:粉质粘土，粉质粘土夹角砾，碎石，碎块石，破碎岩体。岩质滑坡体主要物质成分为巴东组第三组泥质灰岩及灰岩，巴东组第二段泥岩、泥质粉砂岩，因T2b2的泥岩、泥质粉砂岩，岩性相对软弱，具快速风化、易侵蚀、易崩解等特征，组成上硬下软的二元结构，该层在遇水时容易沿软弱岩层面滑移。滑带土一般均以T2b2红褐色的泥岩、泥质粉砂岩为主，呈稍湿—湿，具可塑状态因粘土矿物含量高，岩性软弱，性状较差，属于软岩且具有膨胀性，具快速风化、易侵蚀、易崩解的特征，这种地层因受上部岩土层的挤压，遇水极易形成泥化带，在斜坡地段容易产生变形破坏。该岩层受风化极强烈，属于巫山新县城岩体的一大特色，这与巫山地区构造发育，岩体极破碎密切相关，即构造破碎作用为风化加剧提供了基础，构造与风化的双重作用使沿线地质条件变得更为复杂，地层岩体更为破碎，该岩层素有“三峡库区地质灾害地层”之称。

图2 玉皇阁崩滑体典型工程地质剖面图Fig.2 Geological profile of typical engineering about Yuhuangge landslide

图3 北门坡变形体典型工程地质剖面图Fig.3 Gedogical profile of typical engineering about north slope deformation

5 治理设计

环湖路沿线从西向东依次穿过10余个滑坡体和变形体。在本次环湖路工程勘察之前，除淀粉厂滑坡和北门坡变形体尚未进行治理外，其余地质灾害体的治理均已完成，但设计及施工均未考虑规划环湖路的建设，更未考虑环湖路工程建设可能对其稳定性的不利影响。然而，规划道路经过这些不良地质体已不可避免，拟建道路沿线工程地质条件差、地形起伏大，大挖大填在所难免，这就势必要破坏其现有的稳定状态。若处置不当，将诱发原有滑坡体、变形体的失稳以及道路坍塌和下方长江的堵塞、涌浪等重大工程事故。因此本次勘察期间，结合本次勘察资料充分收集和研究已经治理的滑坡、变形体、库岸治理工程的大量勘察、设计、施工图纸和相关资料的基础上，分8种工况分别采用传递系数法、瑞典圆弧滑动法进行了稳定性计算和评价，分析了道路建设可能对灾害体和原有库岸再造工程稳定性的影响。对正在施工或已经竣工的治理工程提出了加固方案，并针对未治理的淀粉厂滑坡和北门坡变形体进行专项治理工程勘察设计。对滑坡体在考虑环湖路修建后影响的条件下，经过综合分析演算，对各滑坡体提出了合理的设计方案:

(1)淀粉厂滑坡采用削坡减载+抗滑桩+截、排水沟的综合治理方案。

(2)邓家屋场滑坡采用为削坡减载及回填压脚、抗滑桩支挡、地表排水及地下排水综合治理方案。

(3)玉皇阁滑坡环湖路以上采用分级放坡和格构锚索，环湖路以下采用抗滑桩。环湖路位于玉皇阁滑坡中段。该滑坡原治理设计不仅未考虑后期公路建设加载影响，而且原设计报告明确指出:玉皇阁滑坡治理施工完成后，需对滑坡体的稳定性进行继续监测，不允许再对滑坡体进行加载，防止滑坡出现整体滑移。拟建环湖路因受地形地貌、线路设计等多种因素的影响，规划道路若采取避让玉皇阁滑坡方案将造成整个线路的全部改线，工期长、造价高。为此，通过计算推荐了采取半幅桥形式通过该滑坡体段，桥桩基基础均进入稳定的滑床岩层的路桥结合方案，降低了线路修建对滑坡支护方案的不利影响，满足了环湖路建设要求。

(4)北门坡变形体以环湖路路面高程为界，对两侧古崩滑体按梯段坡削坡。两侧古崩滑体削坡后坡面以泥质灰岩、白云质灰岩碎块石为主的碎石混合土，采取浆砌块石格构植草皮护坡。开挖后基岩边坡采用格构人工坡面植草;对基岩边坡中地形较陡及破碎部位采用格构锚杆支护。对环湖路路面高程以下采用料厂开采的碎石土进行回填压脚。

(5)高塘官滑坡在滑坡的后缘下滑段进行清方减载，对减载后形成的边坡采用肋柱锚杆+挡板进行支护，在主滑坡前缘采用下沉式抗滑桩进行支挡。在滑坡后缘附近及中部泥结石公路路缘修建截排水沟截排地表水，防止地表水渗入滑体。

(6)冯家坝滑坡采用抗滑桩+挡土板，对坡度较陡区采用格构支护，并设置排水沟。

(7)平湖路直观公房滑坡对直管房下滑面、上滑面上段局部及次级滑坡采用抗滑桩支挡。对边坡采用设置浆砌块石格构防护，并设置排水沟。

6 结论与建议

(1)巫山地区主要为巴东组地层，地层破碎，特别是巴东组第二段以紫红色的泥岩、泥质粉砂岩为主，岩性差，主要的物质成分为粘土岩，遇水后极易软化、侵蚀，且易风化，该软弱岩土层在受到上部岩土荷载或建筑荷载的挤压下易沿斜坡面产生滑移或崩滑。该层在巫山县城分布广泛，遇水、风化后更易软化，俗称“三峡地质灾害地层”之称。建筑物建设前必须查清该岩层的分布及特性，特别是在斜坡地段的高层建筑物基础不应选用巴东组第二段岩层作为天然地基基础持力层;采用各种桩基时，应穿过该层，进入相对比较稳定的灰岩或者泥质灰岩层。

(2)对于这种有强烈地质构造作用的地区，必须深刻认识巴东组泥岩的分布和破坏规律性，特别是认识不同的斜坡地段出现变形破坏的规律，采取针对性措施防治地质灾害。其中首要措施是防止水向地基的入渗，包括建筑区外山顶的水。另外，应注意对开挖边坡及时进行支护;合理规划和布局，尽量避免修建高层建筑，特别是避免在斜坡地带、沟坡地带和沟内修建高层建筑和大型构筑物;并采取一定的结构措施减少不均匀沉降、地裂缝等可能引起的建筑物破坏。(3)线路经过十余个不稳定斜坡、滑坡等地质灾害体，场地稳定性评价及道路工程建设对灾害体及库岸再造工程稳定性的影响分析是本次工程勘察和设计的重中之重，应采取合适的工程治理措施。

［1］ 中煤国际工程集团武汉设计研究院．重庆市巫山县环湖路详勘报告［R］．武汉:中煤国际集团武汉设计研究院，2006．

［2］ 长江勘测规划设计研究院．重庆市巫山县四道沟邓家屋场滑坡工程地质勘察报告［R］．武汉:长江勘测规划设计研究院，2006．

［3］ 长江勘测规划设计研究院．重庆市巫山县库岸工程地质勘察报告［R］．武汉:长江勘测规划设计研究院，2004．

［4］ 长江水利委员会综合勘测局．巫山县北门坡变形体治理工程地质勘察报告［R］．武汉:长江水利委员会综合勘测局，2005．