彭 飞

（山西路恒交通勘察设计咨询公司，山西 太原 030006）

改革开放以来，我国经济腾飞的同时，对于基础民生设施建设也逐步加快。公路建设作为民生基础设施的一个重要部分，也快速向前发展，具体体现在对于新型公路设计理念的提出，即倡导行车舒适、风景优美的同时，还需要公路各个平面协调合理。这种公路设计的新标准不仅需要考虑设计方面公路稳定性与耐久性问题，还需要综合考虑自然条件因素。可见，公路的选线设计也在逐步追求高标准，需要与可持续发展战略相协调。

公路选线设计是一项综合性的作业，要达到所需要的理想设计要求，使得设计的公路安全可靠，使用年限长，选线需做到以下要求：①公路选线设计时，要认真勘察，对于沿线的地质灾害问题，应考虑相关措施予以避免。通常情况下，对于地质灾害可能发生的地段或不适合开挖的地段应绕过。选线必须通过这一地质灾害路线时，应及时处理改善地质条件，方可进行公路施工。②公路选线设计的一项重要标准即尊重自然，走可持续发展道路。可见，选线设计必须与环境相协调。因此公路选线过程中，需遵循这一标准，尽可能减少对一些自然原始地形的破坏，减小对于生态环境的破坏。这样才能更好地保障人民切身利益，实现人与自然的和谐发展。

1 不良地质条件下的选线设计方法

选线设计是公路优劣的一个重要环节，对于选线设计需要考虑的因素很多，因此需要妥善处理好各个因素之间的制约关系，制定出最合理的选线方案。合理的选线方法，需要达到以下标准：①选线设计不仅需要保证行车的安全与快捷，还要考虑公路造价的合理性。对于一些不良地质条件下的选线，尤其要注意与自然条件的相互协调。从经济、环境保护和安全方面制定最合理的选线方案。②选线的时候要尽可能节约资源，如公路选线遭遇一些农田等基础设施时，应予以综合考虑，如实在无法避免，需协调多方面的关系，方可进行相关选线设计并着手施工。

2 不良地质条件下的选线设计

2.1 不良地质条件下的公路选线的勘察步骤

如今，公路建设的步伐不断加快，对于公路选线也越加重视，但是对于一些不良地质条件下的选线设计，要进行综合考虑。目前，我国由于之前的公路设施建设时没有考虑不良地质条件，导致公路灾害事故发生频繁，不仅加重了防护工作的经济负担，还进一步加大了对自然条件的破坏，显然背离了可持续发展道路。

所谓不良地质主要是指由于自然条件的影响，导致地质分布不均匀，受力作用时容易产生不均匀沉降等问题，严重影响行车运行的稳定性。因此在公路选线设计时，应选择最小程度地扰动不良地质的选线，这样可以减少对于不良地质的处理和改善费用。

对于不良地质条件下的选线步骤如下：①对选线区域的地质条件资料，进行系统的分析与研究。②通过卫星定位系统和航摄照片，对于公路选线方案路线初步在影片中进行选定。然后对所选路线进行现场勘测，对一些存在明显地质灾害的路段进行筛除，尽可能避免一些治理困难的路段，粗略地选定一条有价值的公路路线选择方案。③对所选方案通过一些探测仪器进行探测，确定一些灾害路段的处理方案，优化所选择的方案，做最优化选择。

2.2 各种地质条件下公路选线的基本原则

2.2.1 不同地形、地貌条件的公路选线标准

2.2.1.1 河谷路线

河谷路线设计时，当河谷的岩层为纵向发育，应注意路线布置在地势较平坦处或者是有阶地的一岸；当河谷的岩层为横向发育，公路路线应布设在横向断裂较少的一岸。

2.2.1.2 越岭路线布置

越岭布置公路路线时，应注意所布置路线应垂直于该山岭的构造轴线，这样可以最小面积的公路路线经过破碎带，最小面积地处理灾害路段。

2.2.2 不良地质路段的公路路线设计

2.2.2.1 山体崩坍区

对于崩坍区段的路线通过时，应尽量进行避免。综合考虑之下，不宜避免时，应设置建筑物对山体进行遮挡，防止山体上部落石等造成路段堵塞。

2.2.2.2 滑坡区

当选线设计通过滑坡路段时，应重点注意化滑坡区的破题稳定性，尽量保证滑坡区域不受开挖选线的影响。实在无法避免对滑坡区域的开挖时，应对所开挖滑坡进行相应处理，防止斜坡失稳导致路段坍塌。

2.2.2.3 泥石流区

有些路段选线通过泥石流区域时，应注意首先考虑流通以及河床的稳定，保证淤泥变化时不至于形成泥石流灾害。对于淤泥的积累区域，应及时进行疏通。总之，要优先考虑对可能发生泥石流区域进行相应整治，以保护公路选线路段。

2.2.2.4 风沙区

路线通过沙漠区域时，应尽量避开严重的流沙区域地段。所选择的路段应尽可能少的通过流沙路段，若非必要可优先考虑绕过流沙路段。通过流沙路段时，应注意考虑此段流沙路段的风向问题，尽量保证路线走向与主导的风向大致保持平行，这样可以有效地减小流沙路段对于公路运营的影响。

2.2.3 特殊岩层的选线设计

2.2.3.1 软土区域

软土区域指软基基层，其土质的含水量比较高，因而土层的压缩性高、承载能力比较低、抗剪性能差。软土地基的主要成分是成软塑性到流塑性状态的饱和黏土。软土地基的变形大、沉降量大、强度低，因此导致了软土地基上进行路桥施工时，优先就要考虑的问题是控制软土地基的沉降变形与路桥稳定性。另外，软土地基的含水量较大时，很难通过堆载压缩达到压实要求。

2.2.3.2 冻土区域

冻土区域是指一些海拔比较高的路段。由于海拔较高，昼夜温差较大，导致土壤的热胀冷缩明显，所以冻土区域会出现软弱基层。与软土区域不同的是，这种区域的处理方法与软土区域完全不同，需要使用一些保温材料来对冻土进行置换，以保证土层不会受荷载作用或温度作用而变形。

3 不良地质条件下的稳定状态判定

公路选线工程对于一些不良地质不宜绕过时，需按最小穿过的原则进行选线，并应对所选路线进行相关处理，以保证灾害路段达到稳定性要求。通常对于灾害路段的稳定性判断时是通过工程所广泛使用的稳定安全系数来进行判定。工程稳定系数的数学定义为：

式中：R——岩层或土层的广义抗滑力。广义抗滑力是指一切阻碍岩层或土层滑动的力，实际情况下可以为抗滑力或抗剪力或抗滑力矩等。

S——岩层或土层的广义滑动力。相同的，广义滑动力是指一切迫使岩层或土层滑动的力。

工程实践过程中，使用上述公式来定义灾害地区路段的稳定性。当稳定系数大于1时，说明岩层或土层处于稳定状况；等于1时，处于临界状态；小于1时，处于不稳定状态。

3.1 滑坡破坏的稳定性定量评价

如上图1所示。当滑坡处于自然状态时，从图1（a）可以看出：

图1 滑坡稳定性计算模型图

当滑坡上A点处于极限平衡状态时，即有tanβ=tan准，β=准.

由此可知，当坡脚小于岩层的内摩擦角时，岩层处于稳定状态。

当边坡为直立破体时，即边坡的组成为黏性土层时，此时可以忽略内摩擦角的影响，从图1（b）可以看出：

式中：γ——土层的重度；

h——坡体高度；

β——岩层内摩擦角；

W——坡体自重；

T——坡体侧向力。

由上式可得：

式中：l——破裂面的长度；

c——坡体面荷载；

FS——稳定系数。

当稳定系数大于1时，可以判定该坡体稳定；当稳定系数等于1时，坡体处于极限状态；当稳定系数小于1时，坡体处于危险状态。

3.2 崩坍破坏岩层的稳定性评价

在分析地质灾害时，发现有可能产生崩坍破坏，应使用岩层崩坍破坏理论来计算其稳定性。计算时，首先假设当地的地震力、风力、地下水的冲刷作用等都为零。还需要对崩坍过程作出相应的假设，具体假设如下：①崩坍破坏发生以前，认为整个岩层处于统一状态，即认定岩层为整体，其受力情况相同。②岩体崩坍过程中，其岩体碎片空间运动过程复杂，在计算时，认为所有的岩层崩坍时运动情况一致，且都认为是发生平面运动。③崩坍过程中，脱落的岩体与稳定的岩层之间不存在相互作用力，即认为崩坍发生时，各部分的摩擦力均为零。

均质土体边坡或岩层边坡发生崩坍破坏时，从其岩体形成机理进行相关受力情况分析，认为崩塌体的抗倾覆稳定系数K的计算方法如下所示：

式中：f——表示静水压力，单位为kN；

h——水位高，当有较大降雨时，认为水位高度与岩土体高度相同，单位为m；

a——岩体重度，单位为kN/m3；

F——水平地震力作用，单位kN；

a——转点A至中路延长线的垂直距离，这里等于崩坍体宽度的1/2，单位为m。

岩体崩坍的计算简图模型如图2所示。

图2 岩体崩坍计算模型图

4 结束语

随着民生建设的不断加速，公路设施等基础设施建设也在不断的开发与发展。然而，一些优质地质条件下的公路选线基本趋于饱和，所以对于不良地质条件下公路建设成为了一个难题。基于不良地质条件下的公路选线时，所需要坚持的首要原则在于尽可能绕过不良地质路段，实在无法避免时，应保证尽可能少的将公路路段位于不良地质上，这样可以最小化公路路段的处理。在不良地质条件下进行公路路段的处理时，应首先保证路段周围坡体或岩体的稳定性，再进行路段的施工。坚持公路选线“快速、安全、舒适”的设计理念，结合道路设计原则，综合不良地质公路路段的处理，建设出舒展平缓、平纵协调、行车舒适的高标准公路。

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