分析公路建設與環(huán)境工程地質條件

黃永俊

（紅河州高等級公路管理局，云南 蒙自 661100）

0 引言

當前，公路建設在經(jīng)濟發(fā)展中起到了重要的作用。“要想富，先修路”這句口號體現(xiàn)了當下社會對公路建設的重視。環(huán)境工程地質條件包括以下兩項內容：①對建設場地及周圍地區(qū)穩(wěn)定性存在不良影響的自然環(huán)境條件。②工程建設和使用期間與地質環(huán)境產(chǎn)生相互作用使場地的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響的次生環(huán)境地質條件[1]。在公路建設中必須全方位地研究上述兩個方面的條件，即地表、地下及周邊地區(qū)的環(huán)境工程地質條件，上述內容都需要在工程開工前仔細勘察，在此基礎上開展工程設計，并根據(jù)完成的方案進行施工[2]。

1 公路建設的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國公路建設存在的問題主要有以下4個方面：①地基處理比較隨意。施工人員沒有重視地基的處理，現(xiàn)場施工比較隨意，雖然也能保證工程的工期進度，但方法使用不當，容易產(chǎn)生軟土路基，而且出現(xiàn)資金浪費的現(xiàn)象。②施工質量較差。施工的團隊并沒有接受正規(guī)的培訓，施工人員的專業(yè)技術水平較低，無法保證公路工程的施工建設達到規(guī)范要求，部分工程甚至偷工減料，嚴重影響工程質量[3]。③施工機械出現(xiàn)問題。目前，我國的機械化發(fā)展仍處于比較落后的位置，施工器械不能滿足公路工程建設的要求，從而對施工質量產(chǎn)生較大的影響。④缺少檢驗質量手段。大多數(shù)施工企業(yè)都是通過施工人員的工作經(jīng)驗進行質量檢驗，缺少科學性，使工程質量得不到保證，影響工程的安全性。

2 公路勘察的重要工作內容

在實際的工作中，公路工程地質勘查工作有兩個工作階段，分別為可行性研究工程地質勘查和初步工程地質勘查。公路工程地質勘查工作需要對處于自然環(huán)境條件下的區(qū)域性、地區(qū)性以及區(qū)段性的地質環(huán)境進行勘測，從而確保在后續(xù)的公路工程設計及施工提供參考。

區(qū)域性環(huán)境工程地質包括區(qū)域地質構造、地震、風沙、地裂縫、泥石流、巖溶等；地區(qū)性環(huán)境工程地質包括采空區(qū)、水庫淹沒、氣象、水文等，而區(qū)段性環(huán)境工程地質包括滑坡、崩塌、污染以及特殊性巖石等。

2.1 可行性研究工程地質勘查

可行性研究階段的工作內容是深入研究各工程方案場地內的區(qū)域性環(huán)境工程地質條件，其中最主要的是對工程方案中可能會出現(xiàn)的關鍵性影響因素進行研究，工程開始前還要進行必要的工程地質勘查，以確保在后續(xù)的工程方案設計中提供精確的地質依據(jù)[4]。

2.2 初步工程地質勘查

在可行性研究的基礎之上，要對實際的公路工程建設的場地的工程地質比選工作需要進行更深層次的研究，這是為了確保在初步選定工程場地工作中以及設計方案和初步設計文件的制定過程中能夠為其提供更加具有科學依據(jù)的工程地質信息。在實際所開展的工程地質選線工作中，其工作人員的選擇上應該更加偏向于讓具有更加豐富經(jīng)驗的工程地質和工程專業(yè)人員共同協(xié)助完成。同時需要對地質條件以及工作中所設計的各類型因素進行深層次的考慮，根據(jù)實際的路線方案進行相應的工程施工過程，并且在正式的工程進行過程中必須完成的工作就是進行現(xiàn)場情況的探勘，并實現(xiàn)對工程所涉及的重點路段進行實地調查，將相關信息反復進行比較，最終選擇出的路線走廊帶應該擁有最佳的工程地質條件、該地段產(chǎn)生的地質災害危險系數(shù)最低以及工程建設工作中對地質環(huán)境所產(chǎn)生的不良影響最小等相關的條件。

3 公路設計與環(huán)境工程地質條件的合理使用

環(huán)境工程地質條件是客觀存在的，公路工程經(jīng)過地區(qū)地質條件復雜，因此在建設過程中重點關注地質條件的改造工作，改造過程中要貼合實際且具有科學性，為后續(xù)的施工提供良好的條件，將研究的重點轉移至優(yōu)化線路平縱面上，盡量避免高填深挖，減少對地質環(huán)境的損害，提升工程的安全性及可靠性。

方案設計的過程中，工程人員以及項目負責人都應該深入了解該地區(qū)的地質條件現(xiàn)狀，從而選用最適合工程實際情況的巖石參數(shù)，提高公路工程的科學嚴謹性，各專業(yè)人員要加強彼此間的溝通交流，相互學習。從事路基、隧道橋梁設計的工作人員要盡量掌握相關的基礎地質知識，以更合理地應用地質資料。

3.1 路基

路基設計應根據(jù)當?shù)刈匀粭l件和工程地質條件。選擇適當?shù)穆坊鶛M斷面和邊坡（圖1）坡率，高邊坡路堤與陡坡路堤設計應貫徹綜合設計和動態(tài)設計的原則。利用地基勘察的物理力學參數(shù)采用施工期和運營期的穩(wěn)定計算方法滿足路堤穩(wěn)定要求，挖方路基應針對巖石體實際的類型、結構特征等相關的參數(shù)信息，主要結構面（特別是軟弱結構面）特征。臨空面與路線走向的關系、坡頂鄰近建筑物情況等綜合采用工程類比法、圖解分析法、極限平衡法和數(shù)值分析法進行穩(wěn)定分析，邊坡防護設計應根據(jù)環(huán)境工程地質條件、邊坡高度等采用綜合防護措施，穩(wěn)定性差的邊坡應設置綜合支擋工程[5]。邊坡設計時一般都只給出最終的邊坡坡率和邊界，各種邊坡加固設計也是針對最終的邊坡，各種分析計算也是以最終邊坡為約束條件的，未對開挖過程中的各種邊坡條件進行分析計算，雖然按最終邊坡條件計算是穩(wěn)定的，但不能夠保證任意開挖條件下邊坡都是穩(wěn)定的。為了提供更高質量的防護措施，在對邊坡防護進行設計時，需要對周邊地質條件進行詳細調查，以確定實際的邊坡高度。實際的工程開展中，如果能夠準確計算出邊坡坡率，將能有效推動公路建設順利開展。

圖1 邊坡

3.2 橋涵

橋址環(huán)境工程條件的好壞是直接影響其基礎設置質量的決定性因素，為了保證橋涵基礎類型的設計準確性，需要對當?shù)氐牡匦?、環(huán)境地質條件進行詳細調查，同時保證橋涵的上部結構穩(wěn)定可靠，能夠安全正常使用。對于部分地區(qū)出現(xiàn)的軟弱土、土層分布不均勻以及顯著的土層傾斜等地層條件，容易引起橋涵工程的不均勻沉降，需要有針對性地進行處理，確保不會出現(xiàn)橋頭跳車或橋臺下沉等問題。若遇到大橋或特大橋工程無法繞開的復雜地質條件，建議施工單位在實際施工過程中根據(jù)現(xiàn)實情況對基礎設計方案進行修正。

3.3 隧道

隧道洞口應盡可能避免偏壓很大或地質條件不符合的地段，還需要避免排水困難的溝谷低洼地區(qū)施工；隧道口的中線應與地形等高線正交或者無限接近正交；在考慮隧道的造價以及工期等相關因素之前，需要保證隧道的穩(wěn)定性和完全性；合理設計隧道斷面以及尺寸，避免出現(xiàn)較大的應力過于集中于一點的情況。在區(qū)域地質構造應力大的區(qū)域，與水平方向上的最大主應力方向處于平行狀態(tài)的是洞軸線，洞體應盡量避開斷層、破碎帶以及有著較厚的軟弱夾層，并完成加固工作、排水工作以及相應保護措施。

4 公路施工與環(huán)境工程地質條件的利用、改造與保護

公路施工應遵循信息化施工、補充勘察、動態(tài)設計的原則。配備經(jīng)驗豐富的工程地質技術人員，及時發(fā)現(xiàn)問題，不能等到地質病害已經(jīng)發(fā)生才去治理。應該認識到，設計階段的勘察工作對地質現(xiàn)象和地質規(guī)律的認識往往是不全面的，很多問題在施工過程中才會發(fā)現(xiàn)，因此，在施工時應有巖土工程技術人員在現(xiàn)場，對照原有的勘察設計方案，發(fā)現(xiàn)新的問題之后及時調整設計方案。

4.1 路基

路基施工需要在設計最終方案的過程中對施工實際信息進行動態(tài)監(jiān)測，從而更好地開展挖方邊坡工作。要對周邊可能發(fā)生的異常情況進行檢測，若出現(xiàn)問題要及時補救。在邊坡挖方工作開始以后，若發(fā)現(xiàn)有邊坡穩(wěn)定性失衡的趨勢要立即反饋給業(yè)主以及設計單位，根據(jù)實際情況選擇合適的加固措施，避免邊坡失穩(wěn)[6]。

4.2 橋涵

橋涵是公路建設工程中非常重要組成部分，當線路跨越河流、溝谷或者其他道路時，需要建設橋涵。橋涵的設計同樣也是公路通過地質災害頻發(fā)地區(qū)的重點工程。在橋涵施工的過程中，若對地質條件不了解，會時常發(fā)生將橋墩、橋臺放置在滑坡體上的情況，同時，在基坑開挖的過程中容易產(chǎn)生滑坡，從而導致已經(jīng)建成的橋墩發(fā)生錯位。為了能夠保證橋涵的正確建設，需要充分勘查公路工程的地質條件，保證橋涵能夠正常使用。橋涵類型的選擇需要經(jīng)過綜合考量，保證其滿足路線方向，同時盡可能避免在大斷裂帶建設橋涵。

4.3 隧道

隧道施工中非常容易出現(xiàn)洞口坍塌、冒頂、透水、巖爆以及瓦斯爆炸等相關問題，上述問題與施工方法有一定的關系，應該根據(jù)不同的地質條件制定更合理的施工方案，隧道的超前預報應該與施工方法相結合，并具備前瞻性和預見性，一旦在隧道施工的過程中出現(xiàn)穩(wěn)定性失調的趨勢，需要立即向業(yè)主和設計單位反饋，并及時采取補救措施，避免隧洞大面積失穩(wěn)。

5 公路建設與可持續(xù)發(fā)展

公路的質量與環(huán)境工程地質條件有著非常緊密的聯(lián)系，在公路建設中應該將可持續(xù)發(fā)展作為工程施工的戰(zhàn)略目標。公路建設的可持續(xù)發(fā)展功在當代，利在千秋，這就要求設計者在進行前期工程地質勘查中進行認真細致的勘探，在建設過程中對環(huán)境工程的地質條件進行詳細的觀察，避免實際工程操作中出現(xiàn)不良隱患，從而節(jié)約項目成本，在一定程度上縮短工期[7]。工程勘察、設計及施工過程中需要合理分配施工人員及各項資源，確保地質資源得到合理利用。同時，施工單位需要提供更強大的地質技術力量支持，確保施工過程中不會出現(xiàn)技術上的差錯[8]。

在公路建設的過程中，需要同時滿足人、車、路、環(huán)境等各項要求，從而保證上述部分形成一個統(tǒng)一的整體，這不僅能夠讓公路形成行車更加迅速、舒適以及安全的環(huán)境，同時還能為公路沿途地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造綠色的生態(tài)環(huán)境。隨著我國電子信息與工程地質勘查技術的發(fā)展，在現(xiàn)代的公路工程設計中，需要對公路途徑的人文環(huán)境、自然環(huán)境和地質情況進行全面調查，并根據(jù)沿線各類型資源的重要與稀缺程度將其進行合理的分配，從而提升公路建設的總體效果，形成人與自然和諧相處的動態(tài)平衡。

6 結語

總之，公路工程建設過程中隨時都可能因為各種環(huán)境因素的相互作用而對工程建設產(chǎn)生不良影響，需要各方面專業(yè)力量通過精準的工程地質勘查，結合該地段的氣象、水文條件及地形地貌特征對工程方案進行合理設計，并根據(jù)實際情況及時修改完善方案，從而避免對周邊環(huán)境造成較大的損害，為工程施工提供強有力的科學依據(jù)。工程地質勘查及工程方案設計不僅為公路建設和運營提供了優(yōu)良的技術服務和決策依據(jù)，也為我國公路建設技術的應用發(fā)展做出重要貢獻。