黃 揚(yáng), 楊興旺

(江蘇省水文地質(zhì)海洋地質(zhì)勘查院，江蘇 淮安 223005)

研究區(qū)域?yàn)閲?guó)道110某段，起終點(diǎn)均與現(xiàn)有國(guó)道110順接，路線全長(zhǎng)170.472 km。由于舊路經(jīng)村鎮(zhèn)段街道化嚴(yán)重，國(guó)道110的擴(kuò)建、改建工作迫在眉睫，為了更加順利完成該項(xiàng)工作，本文著重對(duì)沿線的工程地質(zhì)特征進(jìn)行研究，為該工程的施工提供工程地質(zhì)方面的參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)所在區(qū)域?qū)俸犹讛嘞菖璧兀挥陉幧建D燕山東西向構(gòu)造帶的西段，介于陰山山地與古鄂爾多斯高原(現(xiàn)內(nèi)蒙古高原南部高原)之間的過渡地帶，為中新生代構(gòu)造盆地，包括后套斷陷和前套斷陷兩個(gè)組成部分，其間被烏拉山斷隆所隔開[1]。后套斷陷位于河套斷陷西部，北東向的狼山山前斷裂帶和東西向的色爾騰山山前斷裂帶構(gòu)成它的北面邊界，南側(cè)的東段以烏拉山北側(cè)斷裂為界，西段可能以北東向巴彥高勒斷裂為界，故后套斷陷西段為北東向，東段為近東西向，總體為一向北西微突向南西張開、向北東閉合的鳥咀狀構(gòu)造形態(tài)。前套斷陷沿烏拉山、大青山南側(cè)發(fā)育，受烏拉山、大青山山前斷裂帶控制。前套斷陷是一條窄而長(zhǎng)的盆地，包頭以西稱白彥花斷陷盆地(或稱三湖河盆地)，位于烏拉山南側(cè)，新生界厚度約4 000 m，鉆孔資料表明一些地區(qū)第四系厚度為426 m。

2 研究區(qū)自然地理特征

2.1 氣象、水文

國(guó)道110某段沿線地處中緯度，地勢(shì)較高，遠(yuǎn)離海洋，氣候特征屬典型的大陸性氣候。年平均氣溫5.5～7.6 ℃，全年光照充足。區(qū)內(nèi)干燥少雨，多年平均年降水量為130～285 mm，歷年最大降雨量為267.9～359.9 mm。冬、春季多北風(fēng)或西北風(fēng)，夏季多偏南或偏東風(fēng)，多年平均風(fēng)速為2.5～3.3 m/s。

線路沿線主要水系烏加河位于內(nèi)蒙古西部河套平原北部、陰山南麓，原為黃河主流，后因流沙浸入和狼山山洪沖積而改道。清末后套地區(qū)灌溉河道開掘后，成為排水渠，余水在巴彥淖爾市烏拉特前旗西部?jī)?chǔ)存下來形成烏梁素海，有小排水溝(王六子壕)同黃河相通。

2.2 地形地貌

線路整體位于河套平原內(nèi)，沿線地貌主要有黃河河漫灘、黃河沖積平原、山前沖洪積平原、山麓洪積平原及洪積扇、山地地貌，下面進(jìn)行分段介紹。

哈業(yè)胡同至西山咀段：本段線路位于河套平原東南端的三湖河平原(前套平原)，在烏拉山與黃河之間，西起西山咀，東至巴彥淖爾市與包頭市交界，東西長(zhǎng)約70 km，南北寬3～15 km，在地勢(shì)上，從山麓到黃河由西向東、由南向北傾斜。地貌分帶性明顯，可分河漫灘、山前沖洪積平原、山麓洪積扇三個(gè)帶[2]。河漫灘分布于黃河北岸，高出黃河枯水位0.5～5 m，南北寬數(shù)十米不等。山前沖洪積平原位于黃河沖積平原之北，為一東西向狹長(zhǎng)地帶，寬1～2 km，高出沖積平原4～7 m。山麓洪積平原在烏拉山南麓、110國(guó)道以北，由北向南傾斜，海拔1 050～1 200 m，其北側(cè)烏拉山山口溝谷部位因排洪形成洪積扇，局部形成洪積裙。

西山咀至天吉泰段：本段線路主要位于河套平原中北部，為河套平原的一部分，西起巴彥高勒、四壩、太陽(yáng)廟一線，東至烏梁素海和西山咀，北至狼山南麓1 200 m等高線，南至黃河[3]。有不少黃河改道形成的大小湖泊。黃河沖積平原靠近黃河岸邊地帶是河漫灘，寬150～5 000 m，高出黃河水面0.5～1.5 m。

3 工程地質(zhì)分區(qū)

研究區(qū)主要位于黃河沖積平原及烏拉山山前沖洪積平原，出露地層主要為第四紀(jì)洪積、沖洪積、沖積松散堆積物，除此之外，在哈業(yè)胡同至西山咀段北側(cè)的烏拉山南麓，變質(zhì)巖和侵入巖均有出露，主要為片麻巖、花崗巖。

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)地形地貌和出露地層將其分為構(gòu)造山地風(fēng)化巖工程地質(zhì)區(qū)(Ⅰ)及平原松散巖類工程地質(zhì)區(qū)(Ⅱ)。

Ⅰ區(qū)：構(gòu)造山地風(fēng)化巖工程地質(zhì)區(qū)。該區(qū)主要位于哈業(yè)胡同至西山咀段的線路北側(cè)，烏拉山南麓，沿線僅西山咀K789+200～K790+350段屬于該區(qū)。巖性主要為花崗巖、片麻巖，表層風(fēng)化程度較高，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，沿軟弱結(jié)構(gòu)面巖體易失穩(wěn)，邊坡不穩(wěn)定，花崗巖地區(qū)見球狀風(fēng)化。

Ⅱ區(qū)：平原松散巖類工程地質(zhì)區(qū)。全線范圍均屬于該區(qū)，區(qū)內(nèi)巖性主要為第四紀(jì)松散沉積層，基巖埋深較深，全線均未出露，根據(jù)地形地貌及地層巖性可分為2個(gè)工程地質(zhì)亞區(qū)。

Ⅱ1亞區(qū)：山麓洪積平原及洪積扇亞區(qū)，哈業(yè)胡同至西山咀段局部地區(qū)(K753+800～K757+900、K764+100～K766+100、K772+300～K775+900)。這幾段區(qū)域地貌屬于山麓洪積平原(洪積扇)，巖性主要為碎石層、砂質(zhì)黏土夾碎石。該區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問題是，洪水期烏拉山山洪暴發(fā)，可能對(duì)道路路基邊坡和路面造成損毀，必須注意路基防護(hù)和排水措施。

Ⅱ2亞區(qū)：山前沖洪積平原亞區(qū)，哈業(yè)胡同至西山咀段(K725+875～K798+000)大部分區(qū)域。該段地貌屬于山前沖洪積平原，巖性主要為沖積粉砂、粉土、粉質(zhì)黏土和沖洪積卵碎石、礫石層。該區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問題是，洪水期烏拉山山洪暴發(fā)，可能對(duì)道路路基邊坡和路面造成損毀，必須注意路基防護(hù)和排水措施。

4 不良工程地質(zhì)條件

公路主要位于烏拉山山前沖洪積平原及黃河沖積平原，地形平坦。本次研究范圍內(nèi)未見巖溶、泥石流、采空區(qū)等不良地質(zhì)，在烏拉山南麓發(fā)現(xiàn)局部巖質(zhì)邊坡發(fā)生小規(guī)模崩塌以及殘坡積物和風(fēng)化層發(fā)生小規(guī)?；?，但距離擬建公路超過500 m，并且與擬建公路之間間隔了一條G6高速公路，對(duì)擬建公路影響甚微。本次研究發(fā)現(xiàn)對(duì)擬建公路具有較大影響的不良工程地質(zhì)因素主要是道路水毀和風(fēng)沙。

4.1 道路水毀

110國(guó)道老路因山水排放和雨水沖刷，容易產(chǎn)生路面損壞及路基坍塌，路面損壞主要發(fā)生在哈業(yè)胡同至西山咀一段。由于烏拉山南麓的山水向南排放，G110老路局部缺乏合理的排水設(shè)施，洪水只能從路面排放，而瀝青路面本身就遍布裂縫(主要是橫向裂縫)，水流下滲沖蝕下部路基，久而久之造成瀝青路面龜裂、塊裂，局部地段甚至整段瀝青路面剝落，大大影響了行車安全和道路的使用壽命。這些部位基本都是地勢(shì)較低洼的位置，路面損毀的主要原因是舊路未設(shè)置過水橋、涵或排洪措施不當(dāng)，擬建道路須注意防洪排水。西山咀至五原縣以東的G110國(guó)道目前正在加鋪路面及養(yǎng)護(hù)。路基邊坡水毀主要發(fā)生在五原縣東至天吉泰段的G110舊路段(K859+100～878+100)，本段路基一般高填1.0～3.0 m，路基填料以砂礫為主，受雨水沖蝕，目前很多地方路坡被雨水沖蝕，形成孔洞，局部引起路肩甚至路面開裂、下沉等情況，路面變窄，影響行車安全，這些孔洞、小沖溝可能進(jìn)一步加劇道路的損壞[4]。

4.2 風(fēng)沙和風(fēng)蝕

風(fēng)蝕地貌主要在河套平原的西部、黃河南部等地，本次研究區(qū)域內(nèi)風(fēng)蝕地貌并不發(fā)育，僅在局部發(fā)現(xiàn)風(fēng)沙的存在。

K753+300～K753+800一段，舊G110道路右側(cè)，寬約150 m范圍內(nèi)，地表為淺黃色粉砂質(zhì)土，極松散，厚度不均，一般0.2～1.5 m，呈圓頂小丘狀分布，其表已有植物生長(zhǎng)發(fā)育，主要是灌木及雜草，但還比較稀疏。砂層表面有風(fēng)蝕流動(dòng)痕跡，說明其未完全固定，具有一定流動(dòng)性，可能對(duì)公路造成沙埋危害，危害程度輕微。

K790+300～K793+800，F(xiàn)K790+300～FK794+400一段，烏拉特前旗與西山咀之間，輕微沙漠化，地表有風(fēng)沙分布，厚度0.2～0.7 m，粉細(xì)砂，淺黃色，松散，地形平坦未形成沙丘，有稀疏植被，主要是雜草、沙蔥等，大風(fēng)時(shí)有風(fēng)沙流活動(dòng)，可能對(duì)擬建公路造成沙埋危害，危害程度輕微。

風(fēng)沙除了對(duì)公路造成沙埋危害之外，還可能對(duì)路基特別是高填路基造成風(fēng)蝕，可采用植物固沙和工程防治等方法防治沙害。由于線路沿線雨量稀少，植物很難依靠天然降雨存活，采用植物防沙時(shí)，還需引水灌溉或以工程防治方法為主。

5 特殊性巖土工程地質(zhì)特征

5.1 填土

填土主要是舊的G110國(guó)道的路基填土，主要成分為砂、礫等，且經(jīng)過分層夯實(shí)，填土的堆填時(shí)間已超過30年，已經(jīng)完成固結(jié)沉降的過程，對(duì)道路的改擴(kuò)建影響不大，而局部村鎮(zhèn)道路兩側(cè)分布的建筑垃圾、生活垃圾等雜填土范圍很小，厚度也很小，在施工時(shí)清除即可。

5.2 軟土

淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土廣泛分布于黃河沖積平原內(nèi)，本次研究在K775+700之前，未發(fā)現(xiàn)軟土分布，K775+700～K796+900段K線左側(cè)50 m以外有軟土分布，對(duì)于K線無影響，但D線位(蓿荄鄉(xiāng)過境段)穿越軟土區(qū)。這一段軟土為灰色、灰黃色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，流塑狀，埋深1.5～3.0 m,平均2.25 m，厚1.0～2.6 m，平均1.8 m。下伏地層一般為松散-稍密的粉砂或稍密的粉土。

K796+900～K894+400(線路終點(diǎn))段，本段軟土為灰黃色淤泥質(zhì)黏土，線路兩側(cè)各500 m范圍內(nèi)均有揭露。揭露埋深0.0～2.5 m，平均1.04 m，揭露厚度0.8～3.5 m，平均2.29 m。下伏地層一般為軟塑-可塑狀粉質(zhì)黏土，灰黃色。

軟土對(duì)公路的危害主要有軟土震陷和不均勻沉降。對(duì)于橋梁，應(yīng)充分注意軟土可能存在負(fù)摩阻力的影響，對(duì)于路基，因其極差的工程地質(zhì)性能，可采用換填墊層法，如軟土層厚度比較大時(shí)可以采用堆載預(yù)壓法或水泥土攪拌法等方法進(jìn)行處理。

5.3 凍土

本次研究在夏季進(jìn)行，沿線未發(fā)現(xiàn)凍土。據(jù)已有資料，線路沿線存在季節(jié)性凍土，最大凍土深度116～150 cm。凍土具有凍脹、融沉等工程特性，對(duì)公路易造成路基、路面開裂等病害。舊的G110國(guó)道目前除正在保養(yǎng)維護(hù)的路段外，基本全部發(fā)現(xiàn)裂紋，以橫向裂紋為主，間距一般5～10 m，這些裂紋的產(chǎn)生可能與路基土的凍脹、融沉有關(guān)。

6 結(jié)論

110國(guó)道的擴(kuò)建改建工作一直受到了沿線政府和居民的關(guān)注。本文在了解研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)特征、自然地理特征的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)沿線的工程地質(zhì)分區(qū)，不良工程地質(zhì)因素，特殊性巖土工程地質(zhì)特征進(jìn)行了詳細(xì)研究，以期對(duì)110國(guó)道的擴(kuò)建、改建提供工程地質(zhì)方面的參考。