某高速公路主要工程地质问题研究

高健

摘要 高速公路的修建沿线将会存在大量的工程地质问题，而工程地质问题的解决是线路工程建设非常重要的环节。因此，工程地质问题的分析研究，对线路工程建设是十分重要的。文章在地质灾害调查及施工图设计阶段工程地质勘察的基础上，对某高速公路沿线存在的影响高速公路场地稳定性的滑坡、昔格达组半成岩、含煤地层、矿渣堆积区、软弱路基等主要工程地质问题进行分析评价，论证了高速公路的选线及修建需解决关键的岩土工程问题，对同类工程建设具有借鉴意义。

关键词 工程地质问题；滑坡；昔格达组半成岩；含煤地层；矿渣堆积区；软弱路基

中图分类号 U412.22文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）03-0057-03

0 引言

工作区位于云贵高原的西北部、凉山彝族自治州南段，路线走廊带内整体呈北高南低之势。北侧安宁河及锦川河河谷整体切割较深，山高谷深，地形条件较差，中南部整体相对较为平缓，沟谷切割一般较小，地形条件相对较好。受区域地质构造、河谷深切卸荷及工程区内水电站的影响，区内工程地质条件极其复杂。

1 沿线分布的不良地质对公路工程的影响

区内不良地质主要有崩塌、滑坡、泥石流、矿渣堆积区等。这些不良地质大部分规模较小，对路线不构成控制性影响；仅在石家坝附近发现一处大型古滑坡（如图1所示），对路线影响极大。

石家坝出口古滑坡：滑坡体为岩质古滑坡，滑坡的变形机制为倾倒—拉裂—变形—滑移。该滑坡为整体下错滑动的变形体，滑面为缓倾坡外的石家坝断层破碎带。该滑坡沿河长约1 km，前后缘宽200～500 m。古老滑坡群均为岩质滑坡，滑动变形机制主要为倾倒—弯曲—拉裂—滑移，古老滑坡群两侧基岩露头显示该区地层为反倾坡内岩层，倾角一般70 °～85 °，古滑坡群前缘益门河河床、河谷地带两侧出露的灰色、灰绿色石英片岩均为70 °～85 °陡立岩层，而古老滑坡群坡体上出露的岩层均为缓倾坡内，倾角一般10 °～25 °不等，为滑动变形岩体，即“假基岩”。根据调查及访问，古滑坡群近几十年未发生过较大规模的失稳滑动，目前各区滑坡体上未见发育显著的开裂、滑移变形等失稳滑动现象，现状条件下古老滑坡群各区滑坡稳定性较好[1]。

①区：古滑坡右侧次级滑坡，该滑坡基本完全解体，整体呈圈椅状，后缘陡壁及滑坡周界明显，坡表多为碎砾石。

②区：古滑坡中部次级滑动变形体，受后期侵蚀等改造较严重，后缘及周界形态较模糊。

③区：古滑坡左侧次级滑坡，该滑坡未完全解体，整体呈圈椅状，后缘发育较大凹腔，发育一级滑坡台阶，为整体下错滑动，后缘陡壁及滑坡周界明显，右侧发育次级滑坡，两侧发育冲沟。

④区：3号次级滑坡与5号次级滑坡中间的坡体，未见发生整体下错滑坡迹象，岩层存在倾倒弯曲变形，两侧坡体基岩露头倾角40 °～45 °不等。

⑤区：该古滑坡整体呈圈椅状，后缘滑壁及滑坡周界明显，前缘伸入锦川河，并迫使锦川河河流改道弯曲，呈显著凸岸。

2 昔格达组半成岩的不利影响

工作区起点附近分布有第四系早更新统昔格达组地层（如图2所示），为半成岩状，仅在起点段零星出露，多属埋藏型，呈不连续状分布于阶地及河床下部。昔格达组承载能力低，属易滑地层，对公路工程的影响主要为开挖边坡（如图3所示），易形成滑坡，隧道围岩级别低、桥梁桩基承载力低，地下水活动使昔格达组半成岩软化，易发生滑塌[2]。

全线隧道中仅花生坝隧道出口段下部分布昔格达组地层，建议开挖前采用管棚超前注浆加固，加强截排水措施，开挖过程中采用短进尺、多循环、加强初期支护的施工工艺，并加强施工监控测量、紧跟二期衬砌；沿线多处桥梁位于昔格达组岩层范围内，范围内桥梁应采用摩擦桩，并根据不同的厚度采用不同的结构措施。

3 含煤地层的不利影响

区内含煤地层主要为白果湾地层，地层岩性主要为粉砂质泥岩夹炭质页岩及煤层。该地层对该项目的主要影响为益门煤矿采空区以及煤层中的瓦斯气体对隧道工程的影响。通过前期多次调查及选线工作，该项目已绕避益门煤矿采空区。在益门煤矿矿部南侧山坡上，有益门煤矿曾经采煤留下的历史采空区，因时代较早，累计开采煤层仅100 000 t，煤层采空范围较小，经访问推算，采空区范围大致长约1 km，地表未发现采空塌陷迹象。

从白果湾群含煤地层通过的隧道主要为上村隧道、和平隧道，经钻孔揭露地层岩性为粉砂质泥岩含煤线夹层（如图4所示），具有产生瓦斯的条件。2018年度凉山州益门煤矿瓦斯等级鉴定结果数据为：矿井相对瓦斯涌出量为5.276 m3/min，矿井绝对瓦斯涌出量为5.866 m3/min，根据《公路瓦斯隧道技术规程》（DB51/T 2243—2016）中表5.0.2瓦斯地层或瓦斯工区分类判定指标、《公路隧道设计细则》（JTG/T D70—2010）中表14.3.1-1瓦斯隧道的分类，判定为高瓦斯工区（如图5所示），另据调查该煤矿锦川河右岸老矿区因瓦斯浓度过高而停采[3]。

4 仓田电站水库蓄水对公路的不利影响

主要表现为大坝田隧道进口端设计标高低于仓田电站水库正常水位，在水库蓄水后可能对隧道工程产生影响。经调查，无库岸再造等不利影响。通过对水库和隧道所处场地的相对位置关系、岩性特征、岩层产状、构造特征、水文地质特征等进行分析，仓田电站蓄水后，可能沿层间挤压带和构造节理面在隧道设计线低于水库蓄水位高程的段落产生渗水或者滴水现象[4]。

大坝田隧道隧址区和仓田大坝坝址区之间河段地形起伏较大，岸坡坡度为30 °～36 °。隧址岸坡共发育8条沟谷，经调查其2#、5#、7#及8#沟谷出露地表水，1#、3#、4#及6#沟谷未见地表水。调查表明，各地表水出露均为斜坡上部浅表层松散堆积物孔隙水，在斜坡一定高度基覆界面以下降泉形式渗出地表汇集沟谷，并沿沟谷径流至下汇集于工作区最低侵蝕基准面益门河，个别沟谷地表水用于当地生活用水（7#）。现场浮标法测流显示，除隧道出口下游侧8#沟谷地表水流量约达到6 L/s较大流量外，其余有水沟谷流量在1～3 L/s，对隧道区工程施工及后期运行影响微弱。

根据《仓田电站库区蓄水对大坝田隧道渗漏影响专题研究报告》蓄水后数值模拟分析表明，水库总渗漏量（167.21 m3/d）为蓄水前正常涌水量（2 665.3 m3/d）的6%，水库蓄水后对隧道影响等级为轻微[5]。

5 龙泉磁铁矿堆积体对路线选择的影响

龙泉磁铁矿矿渣堆积区位于会理县城北街道沙坝村境内，该矿渣堆积区于20世纪70～90年代开采堆积，堆积体纵向长度约510 m，顺路线宽约260 m，面积约12.24×104 m2（如图6所示），根据钻探、物探成果，结合现场访问，发现其堆积最厚处大于100 m，坡脚最浅处约30 m，堆积总方量约6.35×106 m3。该堆积体厚度大且结构松散，对原拟建沙坝村隧道以及J线方案均有重大影响。经稳定性计算结果表明：堆积体整体在天然、暴雨及地震工况下均处于稳定状态，局部在天然工况下处于基本稳定状态，在暴雨及地震工况下处于欠稳定状态。由于堆积体中部坡度较大且以牵引式破坏为主，在极端气候条件下有发生较大规模失稳的可能。目前已采用长隧道方案绕避了该堆积体的直接威胁和影响，但隧道施工期应加强监测工作，并采用小范围爆破等措施，防止施工振动对堆积体产生不利影响[6]。

6 软弱路基对道路的影响

区内的软弱路基多分布在河流阶地及山间凹地内。其中，河流阶地地段多为高笋水田地带，地形开阔平坦，通过螺纹钻揭示黏土厚度多在0.5～3 m之间，由于厚度不大，建议换填片碎石等强度高、透水性好的材料，填土高度应满足路面竣工后，不会由于路基沉降而影响路面的强度和稳定。山间凹地地段多分布坡洪积黏土，通过螺纹钻及静探钻孔揭示厚度多在3～7.2 m之间，建议采取部分换填、水泥搅拌桩、强夯块片石墩等多种工程措施综合比较，并加强竣工后的沉降观测，同时做好相应的排水措施[7]。

7 结语

通过收集1∶50 000工程地质遥感影像图、益门煤矿等相关资料，结合外业地质工作，对全线走廊带内的不良地质进行了调查。其中，项目区内与路线有关联的不良地质有崩塌、滑坡、泥石流、顺层边坡、矿渣堆积区等。根据不良地质对象的发育特征、规模及可治理性，路线优化时进行了地质选线工作，共绕避不良地质灾害46次，其余未绕避的不良地质灾害规模较小、地质灾害危害程度较低，属于可治理范畴。

参考文献

[1]公路滑坡防治设计规范： JTG/T 3334—2018[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司， 2018.

[2]刘惠军， 聂德新. 昔格达地层研究综述[J]. 地球科学进展， 2004（S1）： 80-82.

[3]尹中山， 魏文金， 肖建新. 四川煤层气勘探开发的现状、关键问题与建议[J]. 中国煤炭地质， 2019（1）： 66-69.

[4]《工程地质手册》编委会. 工程地质手册（第五版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社， 2018.

[5]公路工程地质勘察规范： JTG C20—2011[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司， 2011.

[6]王惠芬， 王瑞霞， 申健. 金桥煤矿矿渣型堆积边坡稳定性分析与评价[J]. 城市地质， 2015（S1）： 232-237.

[7]黃锐， 蒋关鲁， 王道雄. 四川盆地软基工程特性探讨[J]. 中外公路， 2011（3）： 37-41.