外动力地质作用对公路工程的影响及设计选线时的注意事项

外动力地质作用对公路工程的影响及设计选线时的注意事项

孔祥飞

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摘要：公路呈带状展布，一条公路常穿越不同地形和地质构造路段。在不同的地质作用下，公路沿线由于不同的地质作用会产生不同的地质灾害，对公路路基的稳定和行车安全造成影响。所以对不同的外动力地质作用的成因及对公路工程影响的分析对于公路设计人员至关重要，以便设计人员在选线时可以规避部分风险或采取相应防护措施进行防护，对公路的安全稳定提供保障。本文重点对风化作用和地表流水作用对公路工程设计的影响进行分析，并对部分工程地质问题路段在设计选线时的注意事项进行了说明。

关键词：外动力地质作用，工程地质问题，设计选线注意事项

1 引言

近年来，随着我国公路建设的迅速发展，山区公路建设越来越多，而山区地质条件复杂，地质灾害频发，对公路路基稳定造成威胁。设计人员应了解各种工程地质问题的成因及危害，在选线过程中进行绕避或采取相应的防护措施进行防护，对公路的安全稳定提供保障。

2 外动力地质作用对公路工程的影响

外动力地质作用主要包括风化作用、搬运作用、剥蚀作用、沉积作用和固结成岩作用。根据动力特征可以分为风化作用、地表流水作用、地下水作用、海洋作用等，本文重点说明风化作用和地表流水作用。

2.1 风化作用

风化作用包括物理风化、化学风化、生物风化。通常，多种风化作用相伴发生，对岩石的形态和性质造成破坏，风化作用形成的松散堆积物可能滚落至公路，形成崩塌、碎落或受山洪急流影响形成泥石流等工程地质问题，对路基稳定和道路安全造成威胁。

2.2 地表流水作用

地表流水作用主要包括坡面细流、山洪急流和河流作用。

（1）坡面细流。融雪水或雨水一部分渗入地下，另一部分沿坡面形成携带着碎石和岩屑向下移动的坡面细流，在山坡下凹处或在山脚处沉积下来形成坡积层。坡积层中岩屑颗粒较小、分选和磨圆较差。坡积层中的碎石和岩屑不稳定，容易继续向下滑落。

（2）山洪急流。山中积雪大量融化或由于暴雨沿坡面形成流速快、流量大的山洪急流，携带着较大的岩块和碎屑物在沟口或山麓沉积下来形成洪积层。由于流速快，洪积层中岩块和碎屑物颗粒较大，分选和磨圆差。山洪急流形成的冲沟对选线影响较大，后期携带的岩块和碎屑物可能形成泥石流等工程地质问题，存在掩埋道路、冲毁路基、堵塞涵洞等风险。

（3）河流作用。河水携带着泥沙和砾石向下游流动，当河水流速减小时，粒径较大的砾石首先沉积下来，泥沙偏向下游沉积，形成冲积层。河水在流动过程中也会不断加深和拓宽河床甚至改变河道，即河流的下蚀和侧蚀作用。其中，河流的侧蚀作用对沿河布设公路影响较大，可导致沿河公路的路基发生水毁。

3在公路工程设计选线时的注意事项

常见的工程地质问题有崩塌、碎落、滑坡、泥石流、水毁、岩溶等。作为设计人员，应了解各种工程地质问题的成因以及危害，在设计选线过程中进行绕避或采取相应的防护措施进行防护，为公路的安全稳定提供保障。

3.1 崩塌、碎落

高陡斜坡上的岩石由于风化作用、裂隙水的冻融等影响沿坡面向下滚落堆积于坡脚，可摧毁路基、堵塞涵洞，也可能堵塞河道，局部冲毁路基，对路基稳定造成极大威胁。

公路设计过程中，应经过详细外业调查，查明崩塌碎落的主要诱因。对于水为主要诱因的崩塌碎落，可在路段上方设置截水沟，对岩石裂隙可进行勾缝、灌浆等措施。对于存在大型崩塌碎落风险的路段，路线应进行绕避；对于存在中型崩塌碎落风险的路段，选线时应先考虑绕避；当绕避困难时，当调整线位，尽可能远离崩塌位置，或采用棚洞或明洞进行防护；对于小型崩塌碎落路段，有条件时首先考虑绕避，也可采用清除危岩、防护网、支挡加固等措施进行防治。

3.2 滑坡

斜坡上的土体和岩体在重力作用下沿一定滑动面整体向下滑动，可能冲毁路基、堵塞河道。

在公路工程选线过程中，对于大型滑坡和易发生滑坡路段，应进行绕避。对于中型和小型滑坡，可适当调整平面线位，防止恶化滑坡体，在滑坡体外设置截水沟，在滑坡体下部设置抗滑桩和挡土墙等支挡措施进行防护。

3.3 泥石流

在山区，突发的暴雨或积雪大量消融携带着大量泥沙、石块等碎屑物的山洪急流。泥石流可能直接淹没公路，摧毁路基、桥涵等设施，致使交通中断；泥石流汇入河道，可能引起河道大幅度变迁，间接毁坏公路，甚至迫使道路改线，造成巨大的经济损失，轻者也可造成路面阻塞，通行困难。

泥石流路段选线时应绕避正处于发育旺盛期的大型泥石流和严重淤积的泥石流沟，远离被泥石流堵塞的河岸。线路穿越泥石流沟时，不宜压缩沟谷断面，可在河床较稳定的冲积扇顶部以桥跨过，桥下应留足够的净空，并设置截水设施和导流措施。

3.4 水毁

夏季降水量大，河流流量大、流速快，公路路基或防护工程在河流侧蚀作用下被破坏甚至摧毁，对路基稳定造成影响。

在软弱土路段修建公路时，应对路基进行换填加固，沿河路堤、桥头引道等长期浸水路基应设置护坡等防护措施。沿河路堤设置挡墙时，应注意避免挤压河道，造成局部冲刷。

4 某项目工程地质问题处治措施

某项目地处山涧沟谷区，地质条件复杂，部分路段伴河而行、依山而建，工程地质问题频发。设计中充分调查项目区域地质情况，充分考虑各种工程地质问题的防治措施，保障公路路基稳定。

4.1 崩塌、碎落

某项目部分段落依山而建，发生崩塌、碎落风险的段落较多。其中K15+890～K16+127地势起伏大、路线左侧山势较陡，山体表面风化严重且基本无植被覆盖（图1），下部出露基岩为中风化黑云母页岩，基岩节理、裂隙面等非常发育，这些构造面对坡体的切割非常有利于崩塌的形成。山体临路线侧的坡积物较厚，在岩体自重以及风化作用等影响下容易产生小型崩塌、碎落，本次设计中对此段设置拦石墙及被动防护网，防止落石侵入道路，保障行车安全。

K27+852～K27+876路线左侧山体风化严重，崩塌体已上路（图2），堵塞道路，影响道路正常通行。设计中对崩塌、碎落体进行清理，根据边坡岩土性质和自稳能力适当放缓边坡，并设置仰斜式路堑墙。

4.2 泥石流

K50+280～K50+437路线左侧为泥石流坡积体（图3），在强降水、风化作用下易发生泥石流和崩塌碎落，侵占道路、破坏路面。本次设计中根据现场情况在泥石流和崩塌风险较大的路段设置仰斜式路堑墙，保障行车安全。

4.3 水毁

K35+604～K35+630老路右侧为山体，左侧为主河道（图4），河道主要以卵砾石为主，5-9月河水流量较大，且河道较窄，易发生水毁。该段利用老路进行布设，开挖山体，减少对河道的挤压。由于该段位于河流顶冲区域，河道较窄，河水流速大，随着河水的冲刷与掏蚀，原有老路已被侵蚀，新建路基极易被河水冲刷，本次设计中在该段左侧设置仰斜式路堤墙，保护路基稳定。

5 结论

外动力地质作用多种多样，常常相伴而生，造成各种工程地质问题，对路基稳定影响重大。本文通过对几种常见工程地质问题的成因、危害进行说明，强化了公路工程设计阶段地质调查的重要性。工程地质是一项复杂的系统工程，公路设计人员应充分了解地质作用与工程地质问题的关系，了解工程地质问题的成因、表现形式、危害及防治措施，在设计选线时加强地质调查和不良地质路段的路线方案研究，减少工程地质问题对公路安全的影响。

参考文献

[1]《工程地质手册》编委会. 工程地质手册-第5版[M]. 中国建筑工业出版社, 2018.

[2]钱让清, 钱芳, 钱王苹. 公路工程地质(第三版)[M]. 中国科学技术大学出版社, 2015.