伊春至嘉蔭公路工程地質特性研究

張旭東，張振利，車殿國

(黑龍江省公路勘察設計院)

1 概述

1.1 路線地理位置、地形、地貌

伊春至嘉蔭公路位于黑龍江省東北部，起點為伊春市區，經五營區、湯旺河區、嘉蔭農場，終點為嘉蔭縣城，路線全長213 km。為小興安嶺主峰及其東北麓山前平原區，地勢西南高東北低，伊春至四零段為小興安嶺低山丘陵區，新青段位于新青凹地內，地勢平坦，相對高差僅20m;四零至嘉蔭為山前平原區，地勢較為平坦，溝谷縱橫，多為頂平漫崗式地形。路線大部分位于河流漫灘及一、二級階地上。植被基本為次生林、塔頭地和少部分耕地，局部低洼地段為多年凍土區。

沿線所經河流為松花江水系第三大支流湯旺河及其屬于黑龍江水系的結列河及其支流。

1.2 路線所在地區氣候及自然區劃

為寒溫帶大陸性季風氣候，冬季受極地大陸氣團控制，嚴寒干燥，降雪天較多;夏季濕熱多雨。春秋兩季因冬夏季風交替氣候多變。春季多大風，降雨少，蒸發快，易于干旱;秋季多寒潮侵襲，降溫急劇，常有凍害發生。年平均氣溫0℃，年平均降雨量631mm。雨季集中在6～8月份。年降雪日約50d，最大積雪深度49 cm。季節性最大凍結深度2.80m。全年主導風向為西南風，最大風速為28m/s。

沿線地區公路自然區劃分為I2區，即為北部島狀多年凍土區。公路工程地質分區為小興安嶺山地區。

2 地質條件

本區系新華夏構造體系第二隆起帶—張廣才嶺隆起帶之北側。有華夏系及新華夏系兩個構造體系，華夏系構造體系對本區的綜合構造形態起著基本的控制作用，新華夏系明顯控制著中生界地層和燕山早期侵入巖。上元古界、上古生界地層及其相應的褶皺、斷裂等大體呈北東向等分布;中生界以后的沉積、火山噴發及褶皺、壓性斷裂的分布方向多為北北東向。較大構造有友好河-湯旺河扭斷裂、湯旺河斷裂、烏伊嶺-金林斷裂、太平溝斷裂、黑龍江斷裂。

前第四系地層主要有下黑龍宮組(D21x)大理巖、友好組(J3y)火山碎屑巖、寧遠村組(J3n)酸性火山巖和火山碎屑巖、孫吳組(N1-2s)黃色砂礫巖(泥巖)、華力西晚期(γ43)及燕山早期(γ5

2)侵入花崗巖(花崗閃長巖、白崗質花崗巖、閃長巖、白崗巖)等。第四系地層主要為一級階地堆積(Qp1)和二級階地堆積(Qp2)，主要由粉質黏土、砂及礫石等組成、第四系全新統(Qh)河流沖積層，主要由砂及礫石等組成，厚度小于3m。

3 區域地震

根據《國家地震動峰值加速度區劃圖》，線路區的地震動峰值加速度為0.05 g，地震設防烈度Ⅵ度。按《公路工程抗震設計規范》(JTJ004-89)規定，構造物設計只需構造設防，不做防震設計。

4 工程地質條件

路線地層分布較為簡單，覆蓋層為第四系沖洪積及堆積地層，由黏性土及砂礫組成，頂部多為存在厚度0.5～0.8m的腐殖土，局部低洼地段存在多年凍土，基巖為花崗巖、砂巖及泥巖。

橋涵基本位于湯旺河、結列河及其支流漫灘及階地上，覆蓋層厚度較小，一般小于10m，覆蓋層一般巖土為砂、卵礫石，基巖為砂巖、泥巖及花崗巖，新青凹地及嘉蔭凹陷內地層分布差別較大。

5 水文地質條件

沿線地表水主要為湯旺河、結列河其支流。地表徑流深約100mm，徑流變差系數為0.55，河流屬于封凍性河流，具有明顯的季節性。根據自然地理和地表水分布特點，沿線劃分為河谷沖積平原區和丘陵漫崗區。地下水主要以潛水和上層滯水為主。由于本區有多年凍土，因此存在固態水，即多年凍土中的冰。另外有少量基巖裂隙水。

依據資料，本地區地表水及地下水對鋼筋混凝土無腐蝕性。

6 工程地質評價

6.1 路線工程地質評價

路線展布基本為山前坡地、崗地及部分漫灘區，路基土主要為黏性土、碎石土及卵礫石土，下部為巖石風化物，地下水位埋深較大，地下水對路基影響極小，為良好路基;局部河谷漫灘區及林間濕地存在軟土及多年凍土，需處理。

6.2 橋涵工程地質評價

根據橋位處巖土層空間分布及其物理力學性質，凹地橋梁一般可選擇礫石層做為天然基礎持力層，局部礫石層厚度較小，不適合天然基礎，應選擇樁基礎。丘陵區覆蓋層厚度較小，下部基巖強度較高，基礎應選擇天然基礎。局部風化帶厚度較大處，可選擇樁基礎。

6.3 不良地質評價

本段路線不良地質主要為季節性凍土凍脹、軟土、多年凍土等問題。

本地區季節性凍土最大凍深為2.80m。判定凍深范圍內粘性土具有強凍脹性—特強凍脹性，路面設計中宜考慮防凍脹的要求，橋涵設計應注意選用抗變形能力較好的結構并注意基礎防凍害處理。

地表腐殖土、淤泥質土、淤泥、草炭等，結構疏松，孔隙比大，含水量高，壓縮性高，地下水位高，承載力偏低，具強凍脹性，可采取清除軟土換填碎石土或天然砂礫的方式進行地基處理。

本地區分布多處多年凍土，大部分位于低洼地段，覆蓋塔頭等植被。凍土一般凍深3～5m，最大凍深達12m。本段多年凍土的地溫較高，處于退化階段，極不穩定。在凍土路基處理上，宜采取破壞多年凍土的設計原則，對埋藏淺、凍上厚度小的多年凍土采取全部挖出含冰土層、換填粗顆粒土后再填筑路基，提高路基高度，降低垂直地溫梯度;放緩邊坡，加強側向散熱，減小垂直熱阻;改善排水設施，加強地面排水;選擇適宜路基填料，以防止地表水滲入基底造成路基融沉或因毛細作用而造成的凍脹病害。為徹底消除多年凍土對路基穩定性的影響，可考慮采用橋梁通過。

6.4 筑路材料評價

沿線可作為筑路材料的巖土較多，以風化花崗巖、砂礫巖為主，有少量粘性土及沖積砂礫石，但粘性土含水量偏較高。開挖等級一般為Ⅱ-Ⅳ級，路基處理、路基防護工程以及橋涵基礎砌石工程所需砂石材料均可滿足。花崗巖風化砂礫儲量豐富，可作為路基填料。