李紅明

(廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007)

1 序言

崇愛高速公路主要處于廣西崇左市寧明縣境內(nèi)，廣西山字形構造南部，十萬大山北麓余脈山地丘陵帶，山脈走向與構造線大體一致。路線主要呈南西—北東方向平行展布，總體地勢東、南部高，北和西北部稍低，明江河谷平原低平。十萬大山總體呈西南—東北走向，呈帶狀分布于廣西最南部，東起廣西壯族自治區(qū)欽州市貴臺鎮(zhèn)，西至中越邊境。路線途經(jīng)亭亮鎮(zhèn)、明江鎮(zhèn)、東安鄉(xiāng)、峙浪鄉(xiāng)、愛店鎮(zhèn)，總體由北向南布設，全長55.174 km。本文通過工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及不良地質(zhì)條件特性分析及評價，為沿線各構筑物的施工、設計提供可靠的工程地質(zhì)資料[1-3]。

2 地質(zhì)環(huán)境概況

2.1 地形地貌

工程沿線地貌類型主要為：剝蝕丘陵地貌，山丘連綿起伏，高差40～140 m，長約30.6 km，占路線總長的55.45%；剝蝕低山丘陵地貌，地形起伏大，長約10.24 km，占路線總長的18.56%；沖洪積平原地貌，地形平坦，長約6.2 km，占路線總長的11.24%；溶蝕峰叢洼地地貌，地形起伏較大，峰叢林立，長約8.14 km，占路線總長的14.75%(圖1)。

圖1 剝蝕丘陵、溶蝕峰叢洼地地貌

2.2 地質(zhì)特征

區(qū)域地處南嶺緯向構造帶西段南緣，新華夏系第二沉降帶西南端。受兩個構造體系影響，加上西部受康滇“反”字形構造的干擾和西北部右江構造的影響，導致沉積建造復雜多變，巖漿活動劇烈頻繁，褶皺斷裂非常發(fā)育。沿線地層由老到新為二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、新近系和第四系，除第四系外，侏羅系分布范圍最廣，巖性以泥質(zhì)砂巖、泥巖為主，還有灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)巖、酸性火山巖、角礫巖等。

2.3 水文地質(zhì)

工程沿線地下水按巖性及其賦存形式、水理性質(zhì)及水力特征可劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖構造裂隙水、火成巖風化帶網(wǎng)狀裂隙水和碳酸鹽巖裂隙巖溶水等四大類型，其中碎屑巖構造裂隙水分布最廣。項目所處區(qū)域氣候溫暖潮濕，雨量充沛，地表水和地下水的補給方式主要為大氣降水，受氣象、水文等因素影響較為明顯。

3 不良地質(zhì)體特征

受區(qū)域地層巖性條件、構造條件、地形條件以及氣象、水文地質(zhì)條件等的綜合影響，沿線地層相對比較破碎，基巖風化程度較高，巖石軟硬不均，同時受到巖層、節(jié)理等結構面產(chǎn)狀影響，淺表層巖土體結構穩(wěn)定性較差，易發(fā)生崩滑等不良地質(zhì)現(xiàn)象。根據(jù)勘察成果資料，本項目不良地質(zhì)主要為淺層滑塌、崩塌、巖溶、危巖、特殊性巖土等[4]。

3.1 淺層滑塌、崩塌

主要發(fā)生于第四系殘、坡積土層、全風化巖層及部分裸露的裂隙發(fā)育的基巖中，由于地表植被被破壞，或隨意開挖，加上長期受雨水沖刷而造成淺層土體的小規(guī)?；?。侏羅系地層以強風化砂巖、泥巖、頁巖為主，基巖表層風化程度較高，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，多呈碎塊、碎片狀，成層性差，這為滑塌的產(chǎn)生提供了條件(圖2)。

圖2 滑塌、崩塌地質(zhì)體特征

3.2 危巖、巖溶

此類地質(zhì)體主要分布于碳酸鹽巖區(qū)，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，危巖主要受陡峭的山峰、構造影響，節(jié)理、裂隙比較發(fā)育，巖石多被切割成極不穩(wěn)定的巖塊，對路線影響較大。根據(jù)高密度電法物探結果及鉆孔揭露情況可知，灰?guī)r區(qū)局部段地下隱伏巖溶發(fā)育，多成溶槽、串珠狀溶洞、溶蝕裂隙等，在地表多形成石芽、溶洞。

3.3 特殊性巖土

(1)軟土：主要分布于低洼負地形地段，受地下水或長期排水不暢影響，造成土質(zhì)軟化及有機物的淤積，主要以飽和黏性土、淤泥質(zhì)黏土為主，一般呈流塑—軟塑狀，分布面積大小不等，厚度深淺不一，大部分路段的軟土在1.0～4.0 m之間，最大軟土厚度9.5 m。

(2)高液限土：主要分布于灰?guī)r區(qū)溶余堆積層、頁巖、泥巖及粉砂質(zhì)泥巖風化層，液限高。風化層厚度受地形及下伏基巖控制，厚度變化較大。該層具有含水率高、液性指數(shù)高、抗剪性能差別大、難以壓實等工程特性。

(3)膨脹土：主要分布在寧明盆地及周邊丘陵地帶，該類巖土體的干強度大，液限高(多在30%～70%)，自由膨脹率多在20%～40%，脹縮總率多在2%～9%，具有中等—強膨脹性，場地大氣急劇影響深度為3.0～3.6 m。該類巖土含水量高，具有失水開裂、遇水膨脹、軟化等不良工程特性，該類膨脹土邊坡在沒有有效措施的防護下極易垮塌，治理困難[5-7]。

4 巖組劃分及物理力學特性

4.1 工程地質(zhì)巖組劃分

根據(jù)巖土體組成成分、巖性特征、物理力學性質(zhì)、時代成因以及公路工程地質(zhì)特點，將其劃分為較軟—較硬碎屑巖組、較硬—堅硬巖漿巖組、較硬—堅硬碳酸鹽巖巖組、軟巖—半成巖巖組、松散結構巖土等5個工程地質(zhì)巖組。

較軟—較硬碎屑巖組：由砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、頁巖等碎屑巖組成的巖組。呈薄—中厚層狀，抗風化能力較差，全風化層厚度1～2 m，強風化層厚5.0～25.0 m，中風化層埋深不均勻，節(jié)理比較發(fā)育。

較硬—堅硬巖漿巖組：由酸性火山巖、長石石英斑巖等巖漿巖組成。該巖組巖質(zhì)堅硬，風化層較厚，全風化層厚2～5 m，強風化層呈碎塊狀，有銹染現(xiàn)象，厚2～20 m，透水性強，中風化基巖埋藏較深。

較硬—堅硬碳酸鹽巖巖組：由灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等巖石組成。該巖組呈薄—中層狀，巖石堅硬，抗風化能力強，巖石物理力學性質(zhì)良好。

軟巖—半成巖巖組：由泥巖、粉砂巖等半成巖組成。該巖組中的泥巖具有中等—強膨脹性，飽和后巖體易軟化、泥化，失水后開裂，抗風化能力差。該巖組地層的邊坡，在沒有有效防護的措施下極易垮塌，治理困難，對公路邊坡穩(wěn)定影響較大。

松散結構巖土組：由第四系覆蓋層組成的巖組，分布范圍廣，種類眾多，殘坡積、沖洪積等類型及其過渡類型均有分布。

4.2 巖土體物理力學特性

沿線各巖組巖土物理力學參數(shù)的獲取主要通過野外勘察對比、現(xiàn)場原位測試、路線勘察取樣試驗、工點鉆探勘察取樣試驗勘察數(shù)據(jù)分析等方法進行(表1)。

表1 基巖主要物理力學指標表

5 工程地質(zhì)評價

5.1 區(qū)域穩(wěn)定性評價

本項目沿線斷層多互相交錯，表明該地區(qū)歷史時期構造活動強烈。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和鉆探結果，地表未發(fā)現(xiàn)斷裂構造跡象。斷層通過位置基本以路基形式通過，無變形敏感構筑物。斷層對公路工程的影響，主要集中在斷層擠壓造成的邊坡巖體破碎、邊坡穩(wěn)定問題以及局部段地下水較豐富等，均可通過相應的工程措施予以處理，對工程建設影響較小，適宜公路工程建設[3]。

5.2 水文地質(zhì)條件評價

沿線的地下水類型主要為松散巖類孔隙水、碎屑巖構造裂隙水、火成巖風化帶網(wǎng)狀裂隙水和碳酸鹽巖裂隙巖溶水等4大類型。

松散巖類孔隙水，富水性較為豐富，受大氣降雨及地表水的補給，一般在階地前緣陡坎和沖溝切割處以下降泉形式排泄。對無防護的工程建設項目、橋梁施工、分布于低洼地帶的涵洞和擋土墻等構筑物的基礎開挖有一定影響。

碎屑巖構造裂隙水，分布面積大，補給來源為大氣降水，水量變化較大，旱季時水量微弱，雨季時水量較大，在沖溝中以泉水的形式流向山溝，形成溪流。由于構造裂隙水埋深較大，一般對路基影響不大。但豐富的降水和地下水對邊坡的穩(wěn)定性會造成一定的不利影響，應采取合適的防排水工程措施消除或減小其影響。

火成巖風化帶網(wǎng)狀裂隙水，主要分布在酸性火山巖全—微風化帶網(wǎng)狀裂隙之中，分布面積較大。水位埋深隨地形變化較大，主要是大氣降雨滲入補給，主要沿構造裂隙、風化裂隙、斷裂帶及不同巖性相同的層內(nèi)構造徑流，于溪溝、沖溝、坡腳、緩坡等地貌部位以泉水和散流片狀滲出出露排泄，徑流、排泄條件受地形地貌、地質(zhì)結構等因素控制。一般對路基影響不大，豐富的降水和地下水對邊坡的穩(wěn)定性會造成一定的不利影響，應采取合適的防排水工程措施消除或減小其影響。

碳酸鹽巖裂隙巖溶水水量中等—豐富。其中碳酸鹽巖裂隙巖溶水埋深較大，一般對路基影響不大。

5.3 路線工程地質(zhì)評價

項目所處區(qū)域地質(zhì)背景復雜，將全線劃分為較硬—堅硬碳酸鹽巖類工程地質(zhì)分區(qū)(Ⅰ區(qū))、較軟—較硬碎屑巖類工程地質(zhì)分區(qū)(Ⅱ區(qū))、較硬—堅硬火山巖類工程地質(zhì)分區(qū)(Ⅲ區(qū))、第四系沖洪積平原工程地質(zhì)分區(qū)(Ⅳ區(qū))4個工程地質(zhì)分區(qū)(表2)。

表2 路線工程地質(zhì)分區(qū)說明

5.4 不良地質(zhì)體評價

(1)淺層滑塌、崩塌。路線主線范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn)5處小型滑塌、1處崩塌?；饕苡晁疀_刷，發(fā)生于第四系殘坡積土層、全風化巖層及部分裸露的裂隙發(fā)育的基巖中，規(guī)模較小，建議對路線范圍內(nèi)的滑塌體采用徹底清除，同時加強邊坡防護和排水設計。崩塌體后緣寬約25 m，長約35 m，高差約為25 m，厚3～5 m，物質(zhì)為碎石土，體積約為3 000 m3，崩塌后壁有基巖出露，為侏羅系砂巖夾泥巖，該崩塌體位于擬建線路區(qū)，對工程建設影響較大，建議對該滑塌體進行清除，放緩該段邊坡，加強邊坡防護，完善截排水系統(tǒng)。

(2)巖溶。擬建公路的巖溶以隱伏型溶洞為主，巖溶區(qū)對于橋梁主要影響橋基和橋臺的穩(wěn)定性，對于路基易引起地面塌陷等。對橋基范圍內(nèi)的溶洞建議加長樁長，對橋臺處出現(xiàn)的溶洞可采取端承樁橋臺或填堵、灌漿強夯等。對路基范圍內(nèi)的溶洞建議采取充填、支補、強夯等措施。

(3)危巖。危石的危害主要為給施工和公路運營帶來較大的安全隱患。經(jīng)本階段詳細勘察，查明沿線危巖主要分布在灰?guī)r斜坡，山峰較高大、陡峭，且受構造影響，節(jié)理、裂隙比較發(fā)育，巖石多被切割成極不穩(wěn)定的巖塊，對路線影響較大，應采取爆破清除、主動防護網(wǎng)等措施重點防護。

(4)特殊巖土。軟土：軟土主要分布于沖溝、河谷地形中，一般發(fā)育，軟土厚度多在1.0～3.5 m之間，最大軟土厚度9.5 m，全線分布廣泛。軟土對路基的不良影響主要表現(xiàn)在土體結構疏松、含水量大，具有低強度、高壓縮性、觸變性、流變性、不均勻性等特征，地基穩(wěn)定性差，路堤直接填筑于軟土地基上容易產(chǎn)生過大沉降或不均勻沉降，導致路基下沉、整體圓弧滑動或地基向兩側(cè)鼓脹而失穩(wěn)，此外還會產(chǎn)生長期、緩慢、大量的工后沉降，不經(jīng)處理的軟土不能作為地基持力層。

根據(jù)軟土的分布特點及其工程地質(zhì)特征，項目采用換填法和碎石樁的方法處治。換填法：用于處治厚度和范圍均較小的軟土，適用深度一般小于4.0 m。對于面積較狹窄，厚度小于5 m 的軟土路段，亦可采用換填法進行處治，換填材料可結合沿線土石挖方分布情況選用開山石渣，對地下水水位以下的換填材料應采用不易水解的次堅石。換填材料的選擇應結合沿線材料的儲量、運距、造價情況，因地制宜，優(yōu)選經(jīng)濟合理的材料。碎石樁：用于軟弱土厚度大于4.0 m且分布較廣，地形較為平坦，地下水豐富，軟基換填施工困難路段。碎石樁徑可根據(jù)軟基厚度和軟土性質(zhì)綜合確定，樁長由軟土層厚度確定，持力層宜取風化基巖或?qū)雍穹€(wěn)定的堅實土層。持力層為堅實土層時，樁端應穿過軟弱土層并嵌入持力層不少于1 m；持力層為風化基巖時樁端應至巖面[6]。

高液限土：該類土多呈棕紅或褐黃色，厚度一般為 1～4 m，局部超過 15 m，多具有高含水率、高液限(>50%)、高塑性指數(shù)及高孔隙比的性質(zhì)，局部具有弱膨脹性，厚度變化大，通常自上而下由硬變軟，縱深裂隙發(fā)育。該類土難壓實、壓縮性大、壓縮變形穩(wěn)定時間較長，且具強度低等特性，不能直接作為路基填料使用。紅黏土路段的該類土，厚度深，挖方及低填淺挖地段應作路床超挖換填處理。其他段的高液限黏土厚度均在2 m以內(nèi)，路基挖方段已經(jīng)完全清除，低填方段建議采用清除換填合格填料填筑。

膨脹土(巖)：主要由新近系邕寧群泥巖、半成巖等風化堆積形成。膨脹土路段的挖方路床、低填淺挖等均需要進行超挖換填，對于挖方邊坡應進行針對性設計，宜采用加筋土擋墻進行防護；對于填方段應加強路堤排水，建議設置排水墊層+護腳矮墻。

6 結論

(1)工程沿線地形多變，起伏較大，路線多沿坡腳、洼地及丘間溝谷展布，地形條件一般。第四紀以來，地殼處于相對穩(wěn)定階段，沿線區(qū)域構造穩(wěn)定性較好，適宜公路工程建設。

(2)工程沿線發(fā)現(xiàn)的不良地質(zhì)以淺層滑塌、崩塌、巖溶、危巖為主，對路線有一定程度影響，無影響路線方案的重大不良地質(zhì)問題，具備公路工程建設條件。

(3)工程沿線的特殊巖土有高液限土、膨脹土、軟土等，應進行相應的處理后，滿足公路建設要求。

(4)沿線橋位區(qū)工程地質(zhì)條件總體較好，灰?guī)r區(qū)邊坡巖體完整性較好，邊坡整體穩(wěn)定性高；火山巖區(qū)邊坡，風化覆蓋層厚度大，抗風化能力差，抗沖刷能力低，坡體穩(wěn)定性較差；砂巖、泥巖、頁巖區(qū)順層邊坡，邊坡穩(wěn)定性較差；砂巖、泥巖、頁巖區(qū)切層、逆向邊坡，節(jié)理裂隙發(fā)育或全風化—強風化層較厚路段，邊坡穩(wěn)定性較好。對穩(wěn)定性好的邊坡以綠化設計為主，同時完善排水系統(tǒng)。對穩(wěn)定性較差的邊坡應加強邊坡防護，加強排水設計。擬建項目深挖路塹較多，工程地質(zhì)條件較差，應加強設計。