吉珲公路不良地质问题.docVIP

吉珲公路不良地质现象的认识赵 宇 郭 涛吉林省公路勘测设计院 长春市 130021摘要 吉珲公路的穿越区部分路段出现区域性的不良地质现象，查明它们的形成机制，制定合理的措施，是保障施工顺利进行、保障公路顺利建设的关键，保障公路畅通的重要环节。关键词 不良地质 草炭土 涎流冰 滑坡 预防防治1.前言吉林至珲春公路是同江至三亚国家主干线的支线，是我省通往东部山区的主要通道，该公路地处我省的东部山区，全长约375km，设计周期长达7年。该工程跨越多个地貌单元，不可避免的存在着各种工程地质问题。本人在工程勘察中做了大量的基础工作，参与了图们至延吉段高速公路滑坡段的勘察、延边草炭土地区公路建设技术研究课题的草炭土原位测试、吉林至珲春高速公路工程边坡稳定评价及防护措施研究课题的研究工作，积累了一些地质信息，现把吉珲公路的工程地质概况及对不良地质现象的认识作以总结。2.吉珲公路工程地质概况吉珲公路位于吉林省东部山区，地貌单元为低山丘陵区、台地、盆地，山地丘陵多为次生林覆盖，盆地、台地为旱田和水田。古生界-第四系地层均有出露，主要岩性为花岗岩、凝灰质砂岩、砂岩、泥岩、粘性土、砂性土、草炭土。经历多期构造运动，地质构造较复杂，经过的盆地有蛟河盆地、碱场沟向斜盆地、延吉（龙井）断陷盆地。水系发育，地下水的形成、分布及其特点受地质体岩性、构造、地貌等条件的控制，地下水类别主要第四系松散岩类孔隙潜水、碎屑岩类裂隙孔隙水、变质岩及岩浆岩基岩裂隙水、上层滞水。3.不良地质现象的工程特征与预防3.1不良地质现象通过搜集区域地质资料和场地实地踏查、调查、地质测绘、物探、钻探、试验等手段，研究地貌形态特征、地层岩性、判断吉珲公路的不良地质现象有草炭土及淤泥质土、涎流冰、滑坡和崩塌。3.2草炭土及淤泥质土3.2.1工程地质特征分布于山前沟谷地段，地形以舒缓为主，地表以风化残积土沉积为主、浅表层以黑色腐植土、草炭土沉积、下伏交互相淤泥质土夹薄层草炭土沉积，地表泾流、上层滞水排泄通畅，局部地段向外排泄不畅，形成富含水层，喜水植被如白桦、塔头、矮木丛发育。地下水埋藏较浅（地表下20cm），人类活动活跃，近山前塔头地段挖排泄沟，被翻掘二次以上，地质条件产生本质变化，地下水位下降，表层土含水量降低，地层以泥炭质土为主。钻探、原位测试、试验结果：草炭土、软弱土层厚2.52.8米，属于欠固结土，形成于地面低洼、降水充足，地下水位高及喜水植物生长茂密的地段；草炭土含水量171290%，烧失量5570%，孔隙比1.0886.764，压缩系数一般都超过0.5MPa-1，最大达10 MPa-1，属高压缩性土；抗剪强度低，不固结不排水抗剪强度一般在345Kpa之间，固结不排水抗剪强度一般在10-70Kpa之间；具有不均匀性。 江密峰至黄松甸段一级公路黄松甸段草炭土十字板剪切强度统计表 表1k121+450k121+700k121+700(左20m）K122+088K122+088(左20m）HCuCuStHCuCuStHCuCuStHCuCuStHCuCuSt0.32.41.052.290.531.520.32.81.420.32.51.22.080.42.61.22.170.5321.50.83.51.72.060.531.81.670.65.541.380.75.653.81.490.85.42.81.931531.670.853.11.611.26.34.91.2916.34.31.471.312.95.42.391.273.5214.63.21.441.611.35.62.021.36.74.51.491.7145.62.51.51152.21.35.53.81.45213.36.52.051.611.55.62.052.216.96.82.491.811.95.42.21.55.63.61.561.912.76.32.022125.52.181.911.35.42.092.213.16.52.022.5146.32.222.111.95.62.13 草炭土、淤泥质土土指标统计对比表 表2里 程 桩 号分层编号岩 土 名 称锥尖 阻力QcMpa）侧摩 阻力fsKpa）孔隙水 压 力u(Kpa)十字板抗剪 强度（KPa）Qc-h 曲线特征抗剪强度 C（KPa）地基承载力oKpa）CuCuqCqK121+030K122+1501草炭土0.20.4521.01.2起伏大200K26+340k27+1201草炭土0.20.4521.01.2起伏大200图1图23.2.2预防治理措施在路基设计中，合理确定路基高度、施工工艺、施工工期，增强路基的稳定性。草炭土地段亦是良好的湿地，附近挖方为花岗斑岩，开挖后大量的碎石、块石弃料，是良好的透水性材料，采用强夯置换法，作路基底层可保证地下水的畅通，还可隔断地表水及毛细水对路基的作用，保证路面的强度和稳定性，确保草炭土路基的稳定性和耐久性，保护生态环境。本方法因地制宜、合理利用弃料，可降低材料成本，亦可解决部分弃料问题。3.3涎流冰 3.3.1工程地质特征 山坡涎流冰是由山坡或路基挖方边坡出露的地下水冻结形成。经冻结作用形成涎流冰。其特点是涎流冰多见于山坡的中、下部，且阴坡比阳坡多，在坡脚冲积、洪积地下水丰富的地层中涎流冰最多。由于受地形及地质构造等因素的影响，造成地下水的分布不均匀，且水流方向不一。长珲公路测区位于吉林省东部山区，吉林-延吉为内陆型亚温带大陆性气候平均年降水量约600mm，最低气温一月份，平均气温-12.2。在乡道，可见多处涎流冰，规模不大。敦化至延吉段在K92K100之间，路线左侧数条冲沟有地表水常年渗流，冬季水流缓慢，形成几处10平方米左右的涎流冰。由于沟口附近呈小型洪积扇状，高出河漫滩地表57米，路线将以挖方形式通过，一般挖深45米，最大挖深达8米。水是涎流冰形成的主要因素。路基开挖后，切割了地下含水层，形成地下水的露头，地下水或地表积雪融水漫溢到地面或冰面，从下而上逐层冻结，形成涎流冰。形成涎流冰的水源有基岩裂隙水，沿山坡、沟谷的冲洪积扇漫流的地下水、融雪水，路基挖方边坡上出露的地下水。地下水的排泄通道是关键因素。山坡多为第四系碎石土、腐质土及岩石剧烈风化带，细颗粒粘粒含量小；沟谷冲洪积扇颗粒组成以粗砾土为主，筛选、磨圆差，粘粒含量小；岩质挖方深度范围内多为岩石的强风化带，节理裂隙极发育，岩石极破碎；以上情况都是地下水良好的排泄通道，在寒冷的冬季，在集中出露点形成涎流冰。3.3.2预防与防治措施挡导法：在调查、勘探基础上，充分掌握地下水的分布运动规律，采用在上侧距路基一定距离设置挡墙、蓄水池，把年内积聚的冰体量挡在坝的上方，待天暖冰体消融时，再经过建筑物的泄水设施排出路基外。排泄法：设置地下排水设施，由渗井和较大跨径的涵洞组成，渗井设置于山坡地下水露头集中地带，与边沟相连，涵洞采取保温措施，防止因冻堵塞，使涵洞失效。 3.4滑 坡高等级公路的线形及纵坡坡度，决定山区高填挖的路段有很多，路堑边坡失稳或变形是必然的。延吉至图们高速公路、延吉至龙井一级公路建设过程中曾多处发生滑坡，软质岩石主要是牵引式滑动，硬质岩石有混合式滑动也有崩塌现象。3.4.1软质岩石滑动的特点和机制主要发生在延吉盆地，容易发生滑坡的地层有：白垩系下统大拉子组（k1d2）上部、上统龙井组（k2l）和第三系珲春组（E2-3h）的粉砂质泥岩、泥质粉砂岩地层以及二迭系下统柯岛组（P1k1）凝灰质岩层。发生滑坡的坡体，自然平衡坡角很小，一般为8o-11o，说明易滑地层的岩土松散、强度较低。与坡面植被的关系较大。一般发生在雨季，挖深大于6m。例：长珲公路K310+350-670地段地形慢缓，地层岩性为白垩系：上统龙井组（k2l）,因修路进行了5.07.0m深的挖方，致使地处延图向的右侧形成人工边坡，在公路基本建成，路边已设置浆砌石挡土墙（高2.5m）情况下，坡率1：1.25-1.1.5，局部设置挡墙亦溢流出；滑动面呈弧形，为泥岩，有塑性，坡高5-6m处；自然坡度5-9度，小冲沟较发育，植被多为农作物，少量经济林；主要为牵引式滑动。在安图、延吉、和龙、龙井等地进行大量的挖孔、钻探取样试验，试验结果有如下特点：（1）软岩中粘土矿物含量多在50%左右，个别可达70%以上，并以蒙脱石为主。（2）自由膨胀一般在2244%之间，个别可达95110%，无荷膨胀量一般在1.95.5%之间，个别可达9.1%，膨胀力一般在13.622.1KPa之间，个别可达6080KPa。（3）在崩解试验中，多数在510分钟内崩解完毕，手搓为泥，个别在3060分钟，崩解为块状。（4）抗剪强度离散性较大，相对的软弱夹层，在天然状态下，多数峰值强度CP3850KPa，P160250，残余强度CR2446KPa，R110210；在饱和状态下，多数峰值强度CP2547KPa，P160210，残余强度CR1140KPa，R110200。延边地区软岩具有一定的膨胀、崩解特性；在地下水或地表水浸润下，崩解泥化现象明显，强度较低；雨季在弱透水的砂岩的底部、泥岩表面形成上层滞水，再加上岩土的膨胀压力，使起骨架作用的粗颗粒间的有效应力减小，抗剪强度又一次降低；地下水的渗流对边坡具有潜蚀作用，同时产生动水压力，首先在坡脚附近破坏开始，进而后退式伸展，使边坡失稳。3.4.2预防与防治措施避绕：路线绕避坡脚，尽量降低开挖深度，二次护面，第一次采用经济适用的新木做铆杆进行主动支护，第二次采用根系发达的树护面，关键是控制施工季节、施工工艺。平台放坡：路线穿越该套地层必须深挖（10m）通过，设计采取逐级放坡，坡高控制在8m，边坡坡率1.5，同时设平台；严格施工工期，预先排水，减弱地下水的影响，增加岩石的强度，对坡面作及时护理，坡面作排水防冻处理，及时排水。隧道穿越：对于挖深较大地段，坡度放缓，会破坏大量的植被，同时给后期维护、治理带来无穷后患。采用隧道方案，将对生态环境的破坏降到最低，免去冬季的冰雪的处理。提前作超前预报，严格控制施工进度，及时支护。5.结束语不良地质的勘察设计与施工是公路建设中较为重要环节，应该进行多方面的探讨与研究，总结出一套切实可行的方法。本文仅是个人工作和学习中的一些认识，不妥之处，欢迎指正。主要参考文献:1工程地质手册(第三版).中国建筑工业出版社19902交通土建软地基工程手册.人民交通出版社.20013杨英华.土力学.地质出版社19864公路土工试验规程(JTJ051-93)5公路软土地基路堤设计与施工技术规程(JTJ017-96)6李智毅 唐辉明.岩土工程勘