1概述
丹江口水利樞紐工程位于湖北省丹江口市，按國家批準(zhǔn)分兩期開發(fā)。初期工程于1958年動(dòng)工興建，1973年建成投入運(yùn)行，正常蓄水位157m，死水位140m。作為南水北調(diào)中線水源工程，丹江口大壩加高14．6m后，正常蓄水位上升到170m。丹江口水庫正常蓄水位抬高至170m后部分沿江公路將被淹沒，造成交通中斷，為避免公路淹沒對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成不利影響，需對(duì)沿江已建公路進(jìn)行復(fù)建。擬建公路東起河南省淅川縣，西至大石橋鄉(xiāng)(圖1)。設(shè)計(jì)長度35．205km，路面寬9m，路基寬12m，設(shè)計(jì)車速60km/h(局部地形地質(zhì)條件復(fù)雜地段40km/h)。擬建公路沿線布置有涵洞、橋梁、擋墻等。
2地質(zhì)概況
2．1地形地貌
本線路經(jīng)過的地貌單元有鸛河及丹江階地、丘陵、低山崗地和沖溝等，地形起伏較大。海拔最高處為雷鋒埡，高程約236m，最低處為郭嘉渠附近，高程約160m。
2．2地層巖性
線路沿線地層變化較大，從中生代到古生代均有出露，公路沿線分布地層見表1。
2．3地質(zhì)構(gòu)造
工程區(qū)位于秦嶺褶皺系的東邊，處于南秦嶺印支冒地槽褶皺帶之中，北邊鄰近禮縣—榨水華力西優(yōu)地槽褶皺帶和北秦嶺加里東褶皺帶。2．4水文地質(zhì)特征由鸛河及丹江階地、丘陵和崗地、沖溝地貌組成，丘陵和崗地地形起伏大，且溝谷發(fā)育，區(qū)內(nèi)地表水排泄條件好。地下水按賦存介質(zhì)分為第四系孔隙水、基巖裂隙水和巖溶水。地下水埋深0．5～2．0m，受大氣降水補(bǔ)給，水量受降水影響較大，雨季水量大，旱季水量較小。總體上該類地下水貧乏，沿線未見基巖裂隙水以井、泉的形式排泄。巖溶水主要發(fā)育在灰?guī)r區(qū)，多以泉水形式出露，公路沿線共出露巖溶泉水4處，流量180～350L/min，其中王泉的流量最大，達(dá)到約3000L/min。
3主要工程地質(zhì)問題及工程處理措施
線路存在的主要工程地質(zhì)問題為膨脹土、軟土、滑坡、巖溶、路基不均勻沉降和穩(wěn)定、順向坡穩(wěn)定性、深路塹等。
3．1膨脹土問題
(1)膨脹土沿線分布廣泛，線路長度共計(jì)12．97km，約占全線長度的36．83%。主要為第四系中上更新統(tǒng)沖積(Q2+3al)粘土層，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果，該土層自由膨脹率41%～49%，具弱膨脹性。該粘土層野外特征為:黃色、棕黃色，局部含姜石，土體微裂隙發(fā)育，裂隙走向不規(guī)則，局部見灰白色斑塊，地表土體干燥時(shí)呈堅(jiān)硬狀，雨后呈軟可塑狀，下部土體呈硬塑—可塑狀。膨脹土是一種十分特殊的粘性土，它具有遇水膨脹、失水收縮以及超固結(jié)、裂隙發(fā)育等特征;研究表明，膨脹土的上述特征是由其自身的礦物成分以及特殊的空隙結(jié)構(gòu)所引起［1］。膨脹土對(duì)水的敏感性較強(qiáng)，承載力隨含水量的增加而降低，且土體內(nèi)微裂隙發(fā)育，易沿裂隙面破壞，在線路上易引起的問題有路面不均勻變形，挖方段邊坡失穩(wěn)，產(chǎn)生淺層滑坡等。
(2)針對(duì)沿線膨脹土路基存在的工程地質(zhì)問題，提出如下處理措施:①換土，對(duì)路床超挖0．3～0．6m，改換成非膨脹土或改良的膨脹土，及時(shí)進(jìn)行分層回填和壓實(shí);②邊坡形式可采用直線式、折線式、階梯式，邊坡坡比1∶2～1∶2．5，并對(duì)邊坡進(jìn)行防護(hù)，如擋墻、切石護(hù)坡等;③做好路基、路塹邊坡坡面的排水措施等。
3．2軟土問題
(1)沿線軟土段長約266．8m，約占全線長度的0．76%。主要為第四系全新統(tǒng)(Q42al)淤泥質(zhì)土，分布于溝谷內(nèi)，層厚1～8．1m，具有觸變性、流變性、高壓縮、低強(qiáng)度、低透水、不均勻性等特點(diǎn);本段線路軟土的壓縮系數(shù)達(dá)0．61～0．76，具高壓縮性。在軟土層上筑路和修建涵洞，易引起路面不均勻沉降變形以及涵洞變形破壞的問題。
(2)對(duì)軟土堤基的處理可選用基礎(chǔ)加深、換墊、袋裝砂井、灰土樁、砂樁、碎石樁及預(yù)制樁等［2］。處理方案應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文、施工機(jī)具、材料及環(huán)境等條件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，依據(jù)先簡后繁、就地取材的原則決定對(duì)于地下處理方案，應(yīng)注意各段間的緩和過渡以減少段間的差異沉降，當(dāng)單一的處理方案無法滿足穩(wěn)定與沉降要求時(shí)，可采用多種措施組合應(yīng)用。
3．3巖體崩塌及滑坡
測(cè)區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)斜坡巖體崩塌1處、危巖體1處、滑坡3處。
(1)沿線滑坡發(fā)育形成機(jī)理與其所處的地形地貌、地層巖性、構(gòu)造、地下水的活動(dòng)密切相關(guān)。線路經(jīng)過的地貌單元有鸛河及丹江階地、丘陵和低山崗地和沖溝等，地形起伏較大，地表覆蓋第四系粘土、亞粘土和碎石類土等，下伏白堊系—下第三系(K+E)粉砂質(zhì)泥巖，地表沖溝發(fā)育，地形坡度較陡，在降雨及人為因素影響下，極易形成滑坡。沿線滑坡分布見表2。如西營滑坡，為一巖土質(zhì)滑坡�；虑熬壐叱�171．5m，后緣高程198．1m，滑體厚度5～8m，為一中型滑坡。滑體物質(zhì)為含碎石粘土、碎石土、碎塊石及粉砂質(zhì)泥巖等，滑面基本沿第四系土體與K+E巖體分界面，并切割了部分碎塊石土層和K+E強(qiáng)風(fēng)化巖體，以滑坡前緣的沖溝為剪出口。該滑坡在近十年仍有滑移跡象，尤其是在暴雨后，已將滑坡體內(nèi)開挖的水井錯(cuò)斷移位近4m。線路選擇時(shí)對(duì)于滑坡應(yīng)首先選擇繞避的原則。繞避困難地段，對(duì)小型滑坡應(yīng)采取清除，大型滑坡應(yīng)進(jìn)行綜合治理，后緣削坡減壓，前緣反壓等，必要時(shí)可設(shè)置擋土墻、抗滑樁等，并做好地下地表水及施工組織設(shè)計(jì)。
(2)巖體崩塌主要位于樁號(hào)K28+900～K28+915路段內(nèi)側(cè)邊坡，由奧陶系灰?guī)r組成。該段巖體發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，裂隙產(chǎn)狀為210°∠78°、350°∠74°，與層面切割構(gòu)成獨(dú)立的松動(dòng)塊體。目前已有塊體崩落現(xiàn)象發(fā)生，建議對(duì)松動(dòng)巖塊進(jìn)行清除或錨固。危巖體分布在樁號(hào)K31+610～K31+620路段坡面上，由奧陶系的灰?guī)r組成，位于土夜狐洞(溶蝕洞穴)西側(cè)，高10m、寬20m、厚2．5m。現(xiàn)處于潛在不穩(wěn)定狀態(tài)，建議對(duì)該危巖體進(jìn)行清除治理。
3．4巖溶
(1)可溶性碳酸鹽在沿線分布廣泛，以石炭系(C)灰?guī)r和奧陶系(O)灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r等可溶性碳酸鹽為主。據(jù)鉆探揭露和線路地質(zhì)調(diào)查，巖溶中等發(fā)育—弱發(fā)育，巖溶以小規(guī)模溶蝕為主，地表常見的有溶溝、溶槽，其中以順坡向發(fā)育最為廣泛，延伸長度＞3m;鉆探揭露溶洞高度一般0．2～4m，無水，部分充填粘土、碎石等。測(cè)區(qū)有4處巖溶水出露，分布于奧陶系(O)灰?guī)r地段，流量180～3000L/min。
(2)路線經(jīng)過溶洞、溶溝、溶槽區(qū)域，對(duì)無充填或填充粘土、碎石的溶蝕孔洞，承載力低，不易作為橋基，必要時(shí)可根據(jù)地質(zhì)條件對(duì)溶洞進(jìn)行灌漿回填處理。對(duì)溶溝、溶槽地段可刻槽后用混凝土回填處理，刻槽溶度一般為2倍的溶溝或溶槽寬度。橋位區(qū)橋基持力層一般應(yīng)避開巖溶發(fā)育段，將基礎(chǔ)置于一定厚度的完整巖體上，并施工階段對(duì)巖溶區(qū)的橋梁墩樁基礎(chǔ)以下進(jìn)行鉆探，保證基礎(chǔ)下無溶洞發(fā)育或巖橋有足夠的厚度。
3．5路基不均勻沉降和穩(wěn)定問題
線路經(jīng)過區(qū)域地勢(shì)起伏較大，斜坡分布較廣，在基巖斜坡上筑路，多為半挖半填，路基一半為基巖，一半為相對(duì)松散填方堆積物，強(qiáng)度不均一，將存在路基不均勻沉降問題，造成路面變形。為減小回填引起的不均勻沉降問題，對(duì)回填料的選擇一般應(yīng)采用砂礫及塑性指數(shù)和含水量符合規(guī)范的土，不使用淤泥、沼澤土、凍土、有機(jī)土、含草皮土、生活垃圾等;并對(duì)回填土進(jìn)行分層填筑、分層碾壓、夯實(shí)。同時(shí)做好工程竣工后對(duì)高填方路段的沉降觀測(cè)工作。
3．6順向邊坡穩(wěn)定性問題
沿線基巖順向坡分布較多，共1．65km，占線路總長的4．69%。地形坡度一般為20°～40°，坡高10～40m，下伏基巖為白堊系—下第三系(K+E)泥質(zhì)粉砂巖，巖層傾角一般為10°～35°。在順向坡段中，多數(shù)處于自然穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)公路施工對(duì)邊坡進(jìn)行切角開挖，部分順向坡段巖層傾角較大，且小于坡角，易導(dǎo)致臨空的巖體失穩(wěn)、滑動(dòng)，危害公路施工和正常運(yùn)營。對(duì)于順向坡，宜提高路面高程，盡量減少順向坡的切角及高度，并對(duì)臨空的巖體進(jìn)行支護(hù)處理。
3．7深路塹
根據(jù)線路設(shè)計(jì)，線路開挖將形成28處深路塹，開挖深度6～19m，其中巖質(zhì)邊坡13段，土質(zhì)邊坡15段。對(duì)于邊坡分布巖性為泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖和頁巖的巖體，其抗風(fēng)化能力差，風(fēng)化速度快，強(qiáng)風(fēng)化帶一般較厚，強(qiáng)風(fēng)化深度2．5～5．0m，部分頁巖強(qiáng)風(fēng)化帶厚度可達(dá)10m左右，強(qiáng)風(fēng)化巖體破碎、強(qiáng)度低，邊坡開挖后將存在崩塌、掉塊等不穩(wěn)定問題。對(duì)于土質(zhì)邊坡，坡體主要由第四系粘性土組成，多數(shù)坡段粘性土具有弱膨脹性，該類土的裂隙發(fā)育，其力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，開挖形成邊坡后，由于改變了其自然狀態(tài)及內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致土體中的裂隙更為發(fā)育，地表水更易滲入土體，降低其抗剪強(qiáng)度等力學(xué)性質(zhì)，土體會(huì)向剪切破壞方向發(fā)展。對(duì)深路塹，考慮公路施工過程中和建成后的影響，應(yīng)對(duì)邊坡采取擋土墻支護(hù)、錨固，設(shè)置排水溝，坡腳設(shè)置碎石土落臺(tái)等措施。
4結(jié)論
通過對(duì)擬建公路沿線的地質(zhì)勘察，線路通過地區(qū)地形起伏，地貌多變，巖性復(fù)雜，不良地質(zhì)和特殊巖土廣布;膨脹土、軟土、滑坡、巖溶、順向坡等是線路主要工程地質(zhì)問題。工程建設(shè)在一定程度上會(huì)產(chǎn)生新的地質(zhì)災(zāi)害，如高填路基、深路塹、滑坡、崩塌等，同時(shí)會(huì)加劇軟土、膨脹土地質(zhì)災(zāi)害，且隨著地下水的不斷開采，工程建設(shè)改變地下水的流向等，有可能誘發(fā)新的巖溶地面塌陷等問題。對(duì)沿線的工程地質(zhì)問題采取有效的治理方法，關(guān)系庫區(qū)公路的正常使用，但公路建設(shè)對(duì)自然的改變和破壞是持續(xù)的，帶來的工程地質(zhì)問題將長期影響庫區(qū)公路的正常通行，還需對(duì)線路沿線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并采取合理的治理措施。
