基于地质条件下的公路选线设计探讨

任莎莎

（衡水市公路勘测设计所，河北 衡水 053000）

0 引言

道路定线要受自然条件、技术标准、国家政策、社会环境、道路美学和民族风俗习惯等因素的制约。自然条件包括地形、地质、水文、气候和植被等。选线时应深入进行调查研究，收集足够的自然条件等资料，查明特殊地区和不良地质地段的分布范围、类型、规模和严重程度及其发生、发展的原因和规律，灵活运用选线原则和掌握选线要点。结合实践，针对其中的几种常见地质条件提出公路选线的合理设计。

1 风沙地质下的公路选线

风沙给公路养护、运营带来了沙害，其危害程度与沙源、风力和地貌有关。其危害的具体表现为：一是风蚀，即路基容易发生边坡或路肩被风蚀而遭破坏，以路堤的路肩和路堑的边坡受害较为严重，有时路堤的路肩被局部掏空，危及行车安全；二是沙埋，在路基的零断面，低路堤、浅路堑路段最易遭沙埋而造成路基积沙和排水不良等病害；三是堵塞桥涵，当风沙地区的桥涵被流沙堵塞时，一旦出现暴雨，因排水不畅，就会危及或冲毁路基。此外，风沙还使空气混浊不清，影响驾驶员视线，危及行车安全。做好公路沙害防治，需要采取各种有效措施，进行长期的治理。

针对风沙对公路的危害，根据风沙地质条件，在进行公路选线设计时应当首先深入调查研究，弄清各种沙丘的成因、性质、活动情况以及风力、风向、沙源、地形和地貌等主要特征，应当尽可能绕避严重流沙地带。在大面积沙丘地区，如流沙不能绕避，应尽可能选择在沙丘边缘地带、沙丘中的河流两岸和古河道及沙丘之间的湖盆草滩、大山或高地的前缘背风地带等沙害较轻的地带通过。而对于风沙覆盖的山地、丘陵地区，路线宜选在沙带间的丘陵地通过。受条件限制，必须穿越沙带时，则应当选取在沙带最窄部位，以路堤正交跨过。在半固定和固定沙丘为主的局部流沙地区，路线应尽量通过半固定、固定沙丘地区，并尽可能不通过沙丘的下风侧，而且应当避免沙体移动掩埋公路。同时考虑到路线与主风向垂直时，路堤的上风侧常形成大量积沙，使路肩遭受风蚀，路堑亦容易积沙，边坡易遭风蚀，故路线走向应尽量与当地风向平行；另外应当尽量少设曲线，必须设置时，宜采用大半径曲线，曲线段宜设路堤，并将弯道外侧面对主导风向。针对风沙地质条件的公路路线纵断面设计，应尽量采用适当高度的路堤，路基边坡应采用较缓的流线型，不填不挖路基及路堑都容易被沙埋。

2 冻土地区的公路选线设计

对于冻土地区的公路建筑物来说，其主要遭受到的危害集中在路基以及桥涵建筑部分。对于路基冻害，其表现为下沉和冻胀，一般遭受冻害是松散土和粉状土的路堑及不填不挖路基。路堑冻害往往导致边坡滑动，边沟挤坏，若遇埋藏冰层就成了泥槽。石质路堑有裂隙水时，冬季冻结形成冰锥，危及行车安全。而对于桥涵建筑物遭受冻害则表现为基础凸起和下沉现象，桥涵附近的冰锥、冰丘还可能产生冰塞现象，挤压桥涵。

对于冻土地质条件下进行公路选线设计，在路线通过山坡时应尽量选在平缓、干燥、向阳的地带。但鉴于阳坡的融解层深度大，所以在山坡较陡、节理发达、风化严重的阳坡选线时，同时要兼顾考虑绕避不良地质地段。当路线通过山岳丘陵地区时，则适宜选取融冻坡积层缓坡的上部，沿着大河河谷定线时，宜选在高台地上，以较短的距离通过多年冻土边缘地带，避免沿着融区附近的多年冻土边缘地带布线。路线宜选择在岩石，卵石土，砾石土，粗、中、细砂和含水量小的粘土，粘砂土，砂粒土等少冰冻土地带。在多冰冻土的地层通过时，应避免在腐殖土、粘砂土、砂粒土和粉砂地段，尤其避免在饱冰、富冰冻土的含冰土层中通过。对于厚层地下冰、热融滑坍、热融湖（塘）、冰锥、冰丘和沼泽等不良地质地段则首先要考虑绕避。同时对于冻土地区的公路路线应尽量采用填方，尽可能避免挖方、零断面或低填浅挖断面。如受条件限制时，亦要缩短零断面、半填半挖及低填浅挖段的长度。在饱冰冻土和厚层地下冰地段，应避免以挖方通过。大、中桥宜选在大河的融区地段或基底为少冰冻土的河段。注意避免将一座桥设在融区和冻土两种不同的地基上。隧道应尽量避免穿过地下水发育的地层。对于洞口位置则应尽量避开热融滑坍、冰锥、冰丘以及厚层地下冰等不良地质地段。

3 黄土地区的公路选线设计

黄土地区的湿陷对建筑物的影响首先表现在，由于黄土遇水使粘结土粒的胶膜胀大，粘结力减弱，并使土内起胶结作用的易溶盐溶解，在自重及外力作用下即产生沉陷。公路建筑物不能适应这种迅速沉陷，轻则变形开裂，严重时破坏倒塌。同时鉴于黄土沟谷两岸一般工程地质条件比较恶劣，坡脚不稳，容易发生崩塌或滑坍。此外，黄土与其下红土层接触面多向沟床倾斜，有的红土层不透水，地下水则沿此接触面移动或渗流，易产生滑坡。地面水渗入松散的黄土体内，破坏了黄土的胶结性，同时在动水压力作用下，黄土中的胶体粘土微粒被水带走，形成地面坍陷，继而冲成洞穴，即称陷穴。另外黄土路堑的主要问题是边坡的稳定性。它与路堑的深度、边坡坡度、排水和防护等有关，还受地貌、气候条件及黄土性质的影响。

针对黄土地区地质条件对公路的危害，为此对于这种地质，公路路线应尽量走在黄土塬、宽谷阶地、平缓斜坡以及比较稳定的沟谷地带，尽量绕避陷穴与冲沟发育的塬边和斜坡地带。路线通过湿陷性黄土地区时，应尽量选择湿陷性轻微、地表排水条件较好的地带通过。路线跨越黄土深沟时，应结合地形，降低填土高度。当沟谷宽敞，谷坡稳定平缓时，可沿沟坡绕向沟谷上游以降低填高。当沟谷深窄，谷坡陡峻且不稳定，绕线困难，同时沟谷不长，沟底纵坡较陡时，可将线位移向沟脑附近，以降低填高。高填路基具有基底不均匀下沉量大、占耕地多等缺点，在工程造价出入不大时，应尽量采用桥梁方案。在跨越深沟时，应尽量降低线位高度，并选在墩台地基较好的地段通过。选线时还应对深挖与隧道进行综合比较。黄土隧道应绕避不良地质地段，尽量设在土质较好的老黄土层中，并注意避免偏压。

4 高烈度地质下的公路路线设计

不同地形和地质条件下地震的危害表现为，深谷、悬崖、陡坡、陡坎等地段受震后容易产生崩塌。地震对不稳定、风化破碎的陡峻山坡也易造成滑坡及崩塌。地震还可促使古老滑坡、泥石流复活，并可造成新的泥石流。平原地区地震时，也会产生地面裂缝，出现翻砂冒泥。地层的工程地质和水文地质条件不同，地震危害的程度亦不相同。完整、风化轻微的基岩、洪积胶结的大块碎石土等地基最为稳定。流塑状态的粘性土、粘砂土层、饱和砂层（不包括粗砂、砾砂）、淤泥质土、填筑土等地基抗震性能最差。饱和松散的粉细砂、细砂甚至中砂受震后，可能发生液化现象，使地基承载能力减弱或丧失。

处于高烈度的地质条件下的建筑物，因强度、结构的不同具有不同的抗震能力。隧道因埋藏在地层中而抗震能力强，但洞口和浅埋的隧道较易受地震的破坏。高路堤、深路堑易受到破坏。具有对称的或整体结构的桥涵抗震力较好。特大桥、大桥等大型建筑物，如地基不良，受震后墩台基础易产生下沉，桥墩台支座、梁部亦易受到破坏或推移，修复不易。就建筑物的抗震能力来看，涵洞比桥梁好，隧道比深路堑好。

因此，干线公路应尽量绕避高烈度地震区，难以避开时，路线应选择在最窄处通过，并宜采用低路堤。路线必须通过高烈度地震区时，应尽量利用有利地形，避开悬崖陡壁、地形复杂和不良地质地区，以减少地震可能造成的破坏。地震区桥梁位置应尽量选择在良好的地基和稳定的河岸地段。如必须在易液化砂土、粘砂土、软土或稳定性较差的河岸地段通过时，路线应尽量与河流正交。

5 结语

本文探讨了常见地质灾害对公路建设的影响，提出基于地质条件下的公路选线策略，把握公路选线绕避灾害的选线技巧，在重视地质勘察的同时通过科学合理选线，采取积极的应对措施，以确保公路选线的安全性。

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