分析公路建设与环境工程地质条件

黄永俊

（红河州高等级公路管理局，云南 蒙自 661100）

0 引言

当前，公路建设在经济发展中起到了重要的作用。“要想富，先修路”这句口号体现了当下社会对公路建设的重视。环境工程地质条件包括以下两项内容：①对建设场地及周围地区稳定性存在不良影响的自然环境条件。②工程建设和使用期间与地质环境产生相互作用使场地的稳定性产生不良影响的次生环境地质条件[1]。在公路建设中必须全方位地研究上述两个方面的条件，即地表、地下及周边地区的环境工程地质条件，上述内容都需要在工程开工前仔细勘察，在此基础上开展工程设计，并根据完成的方案进行施工[2]。

1 公路建设的现状

现阶段，我国公路建设存在的问题主要有以下4个方面：①地基处理比较随意。施工人员没有重视地基的处理，现场施工比较随意，虽然也能保证工程的工期进度，但方法使用不当，容易产生软土路基，而且出现资金浪费的现象。②施工质量较差。施工的团队并没有接受正规的培训，施工人员的专业技术水平较低，无法保证公路工程的施工建设达到规范要求，部分工程甚至偷工减料，严重影响工程质量[3]。③施工机械出现问题。目前，我国的机械化发展仍处于比较落后的位置，施工器械不能满足公路工程建设的要求，从而对施工质量产生较大的影响。④缺少检验质量手段。大多数施工企业都是通过施工人员的工作经验进行质量检验，缺少科学性，使工程质量得不到保证，影响工程的安全性。

2 公路勘察的重要工作内容

在实际的工作中，公路工程地质勘查工作有两个工作阶段，分别为可行性研究工程地质勘查和初步工程地质勘查。公路工程地质勘查工作需要对处于自然环境条件下的区域性、地区性以及区段性的地质环境进行勘测，从而确保在后续的公路工程设计及施工提供参考。

区域性环境工程地质包括区域地质构造、地震、风沙、地裂缝、泥石流、岩溶等；地区性环境工程地质包括采空区、水库淹没、气象、水文等，而区段性环境工程地质包括滑坡、崩塌、污染以及特殊性岩石等。

2.1 可行性研究工程地质勘查

可行性研究阶段的工作内容是深入研究各工程方案场地内的区域性环境工程地质条件，其中最主要的是对工程方案中可能会出现的关键性影响因素进行研究，工程开始前还要进行必要的工程地质勘查，以确保在后续的工程方案设计中提供精确的地质依据[4]。

2.2 初步工程地质勘查

在可行性研究的基础之上，要对实际的公路工程建设的场地的工程地质比选工作需要进行更深层次的研究，这是为了确保在初步选定工程场地工作中以及设计方案和初步设计文件的制定过程中能够为其提供更加具有科学依据的工程地质信息。在实际所开展的工程地质选线工作中，其工作人员的选择上应该更加偏向于让具有更加丰富经验的工程地质和工程专业人员共同协助完成。同时需要对地质条件以及工作中所设计的各类型因素进行深层次的考虑，根据实际的路线方案进行相应的工程施工过程，并且在正式的工程进行过程中必须完成的工作就是进行现场情况的探勘，并实现对工程所涉及的重点路段进行实地调查，将相关信息反复进行比较，最终选择出的路线走廊带应该拥有最佳的工程地质条件、该地段产生的地质灾害危险系数最低以及工程建设工作中对地质环境所产生的不良影响最小等相关的条件。

3 公路设计与环境工程地质条件的合理使用

环境工程地质条件是客观存在的，公路工程经过地区地质条件复杂，因此在建设过程中重点关注地质条件的改造工作，改造过程中要贴合实际且具有科学性，为后续的施工提供良好的条件，将研究的重点转移至优化线路平纵面上，尽量避免高填深挖，减少对地质环境的损害，提升工程的安全性及可靠性。

方案设计的过程中，工程人员以及项目负责人都应该深入了解该地区的地质条件现状，从而选用最适合工程实际情况的岩石参数，提高公路工程的科学严谨性，各专业人员要加强彼此间的沟通交流，相互学习。从事路基、隧道桥梁设计的工作人员要尽量掌握相关的基础地质知识，以更合理地应用地质资料。

3.1 路基

路基设计应根据当地自然条件和工程地质条件。选择适当的路基横断面和边坡（图1）坡率，高边坡路堤与陡坡路堤设计应贯彻综合设计和动态设计的原则。利用地基勘察的物理力学参数采用施工期和运营期的稳定计算方法满足路堤稳定要求，挖方路基应针对岩石体实际的类型、结构特征等相关的参数信息，主要结构面（特别是软弱结构面）特征。临空面与路线走向的关系、坡顶邻近建筑物情况等综合采用工程类比法、图解分析法、极限平衡法和数值分析法进行稳定分析，边坡防护设计应根据环境工程地质条件、边坡高度等采用综合防护措施，稳定性差的边坡应设置综合支挡工程[5]。边坡设计时一般都只给出最终的边坡坡率和边界，各种边坡加固设计也是针对最终的边坡，各种分析计算也是以最终边坡为约束条件的，未对开挖过程中的各种边坡条件进行分析计算，虽然按最终边坡条件计算是稳定的，但不能够保证任意开挖条件下边坡都是稳定的。为了提供更高质量的防护措施，在对边坡防护进行设计时，需要对周边地质条件进行详细调查，以确定实际的边坡高度。实际的工程开展中，如果能够准确计算出边坡坡率，将能有效推动公路建设顺利开展。

图1 边坡

3.2 桥涵

桥址环境工程条件的好坏是直接影响其基础设置质量的决定性因素，为了保证桥涵基础类型的设计准确性，需要对当地的地形、环境地质条件进行详细调查，同时保证桥涵的上部结构稳定可靠，能够安全正常使用。对于部分地区出现的软弱土、土层分布不均匀以及显著的土层倾斜等地层条件，容易引起桥涵工程的不均匀沉降，需要有针对性地进行处理，确保不会出现桥头跳车或桥台下沉等问题。若遇到大桥或特大桥工程无法绕开的复杂地质条件，建议施工单位在实际施工过程中根据现实情况对基础设计方案进行修正。

3.3 隧道

隧道洞口应尽可能避免偏压很大或地质条件不符合的地段，还需要避免排水困难的沟谷低洼地区施工；隧道口的中线应与地形等高线正交或者无限接近正交；在考虑隧道的造价以及工期等相关因素之前，需要保证隧道的稳定性和完全性；合理设计隧道断面以及尺寸，避免出现较大的应力过于集中于一点的情况。在区域地质构造应力大的区域，与水平方向上的最大主应力方向处于平行状态的是洞轴线，洞体应尽量避开断层、破碎带以及有着较厚的软弱夹层，并完成加固工作、排水工作以及相应保护措施。

4 公路施工与环境工程地质条件的利用、改造与保护

公路施工应遵循信息化施工、补充勘察、动态设计的原则。配备经验丰富的工程地质技术人员，及时发现问题，不能等到地质病害已经发生才去治理。应该认识到，设计阶段的勘察工作对地质现象和地质规律的认识往往是不全面的，很多问题在施工过程中才会发现，因此，在施工时应有岩土工程技术人员在现场，对照原有的勘察设计方案，发现新的问题之后及时调整设计方案。

4.1 路基

路基施工需要在设计最终方案的过程中对施工实际信息进行动态监测，从而更好地开展挖方边坡工作。要对周边可能发生的异常情况进行检测，若出现问题要及时补救。在边坡挖方工作开始以后，若发现有边坡稳定性失衡的趋势要立即反馈给业主以及设计单位，根据实际情况选择合适的加固措施，避免边坡失稳[6]。

4.2 桥涵

桥涵是公路建设工程中非常重要组成部分，当线路跨越河流、沟谷或者其他道路时，需要建设桥涵。桥涵的设计同样也是公路通过地质灾害频发地区的重点工程。在桥涵施工的过程中，若对地质条件不了解，会时常发生将桥墩、桥台放置在滑坡体上的情况，同时，在基坑开挖的过程中容易产生滑坡，从而导致已经建成的桥墩发生错位。为了能够保证桥涵的正确建设，需要充分勘查公路工程的地质条件，保证桥涵能够正常使用。桥涵类型的选择需要经过综合考量，保证其满足路线方向，同时尽可能避免在大断裂带建设桥涵。

4.3 隧道

隧道施工中非常容易出现洞口坍塌、冒顶、透水、岩爆以及瓦斯爆炸等相关问题，上述问题与施工方法有一定的关系，应该根据不同的地质条件制定更合理的施工方案，隧道的超前预报应该与施工方法相结合，并具备前瞻性和预见性，一旦在隧道施工的过程中出现稳定性失调的趋势，需要立即向业主和设计单位反馈，并及时采取补救措施，避免隧洞大面积失稳。

5 公路建设与可持续发展

公路的质量与环境工程地质条件有着非常紧密的联系，在公路建设中应该将可持续发展作为工程施工的战略目标。公路建设的可持续发展功在当代，利在千秋，这就要求设计者在进行前期工程地质勘查中进行认真细致的勘探，在建设过程中对环境工程的地质条件进行详细的观察，避免实际工程操作中出现不良隐患，从而节约项目成本，在一定程度上缩短工期[7]。工程勘察、设计及施工过程中需要合理分配施工人员及各项资源，确保地质资源得到合理利用。同时，施工单位需要提供更强大的地质技术力量支持，确保施工过程中不会出现技术上的差错[8]。

在公路建设的过程中，需要同时满足人、车、路、环境等各项要求，从而保证上述部分形成一个统一的整体，这不仅能够让公路形成行车更加迅速、舒适以及安全的环境，同时还能为公路沿途地区的经济发展创造绿色的生态环境。随着我国电子信息与工程地质勘查技术的发展，在现代的公路工程设计中，需要对公路途径的人文环境、自然环境和地质情况进行全面调查，并根据沿线各类型资源的重要与稀缺程度将其进行合理的分配，从而提升公路建设的总体效果，形成人与自然和谐相处的动态平衡。

6 结语

总之，公路工程建设过程中随时都可能因为各种环境因素的相互作用而对工程建设产生不良影响，需要各方面专业力量通过精准的工程地质勘查，结合该地段的气象、水文条件及地形地貌特征对工程方案进行合理设计，并根据实际情况及时修改完善方案，从而避免对周边环境造成较大的损害，为工程施工提供强有力的科学依据。工程地质勘查及工程方案设计不仅为公路建设和运营提供了优良的技术服务和决策依据，也为我国公路建设技术的应用发展做出重要贡献。