胡 剛

（四川省交通勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610017）

0 引言

廣平高速起于青川縣騎馬鄉(xiāng)，接既有G75蘭海高速公路，經(jīng)青川板橋、三鍋、橋樓、青溪、古城、止于平武縣母家山，接在建綿陽至九寨溝高速公路，主線長約91.523km。B2合同段起于青川橋樓，止于平武縣(樁號K49+100～K91+523)，由于該項目地處汶川地震的極重災(zāi)區(qū)，地形、地質(zhì)復(fù)雜，不良地質(zhì)分布廣，因此全面把握沿線不良地質(zhì)災(zāi)害的分布、選擇具有較強抗災(zāi)能力的線位是施工圖設(shè)計的核心工作之一。經(jīng)過研究及實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)：初步設(shè)計階段路線方案緊靠活動斷裂帶甚至部分與活動斷裂帶交集一起，該初步設(shè)計路線方案存在較大的安全隱患，工程安全風險極大。

1 自然地理及工程地質(zhì)特征

1.1 自然地理

工程區(qū)處于龍門山（中山）、米倉山（中山）與四川盆地低山的接合地區(qū)，區(qū)內(nèi)地貌從北向南為中山、低山、深丘和河谷平壩，地勢北高南低，地形起伏大，海拔高度一般500～2000m，最高2396m，最低586m。境內(nèi)地形地貌以構(gòu)造剝蝕低中山-中山為主，山嶺標高1000～1500m，切割深度一般200～500m，局部達700m。北西向或北北西向橫切河谷發(fā)育。嶺脊曲折，山峰尖銳，溝深嶺窄，地形崎嶇，侵蝕作用強烈[1]。由于片理、劈理較發(fā)育，軟硬巖性相間交替，故山坡地段常有崩坡積層分布，厚達數(shù)米至十數(shù)米。局部發(fā)育的河流侵蝕堆積地貌。

1.2 區(qū)域地質(zhì)

項目區(qū)處于龍門山北東向構(gòu)造與摩天嶺北東東向構(gòu)造帶之間，構(gòu)造形態(tài)圖象較為復(fù)雜。所見構(gòu)造形跡以大斷裂帶、一系列褶皺和沖斷層及片理帶為主。線路走廊帶80%的線路平行于龍門山的后山斷裂帶，即平武-青川斷裂帶。該斷裂帶為“5.12”汶川大地震的主斷裂帶之一，為活動性斷裂，斷裂規(guī)模較大，活動強，引發(fā)地震的頻次較高。區(qū)域構(gòu)造綱要圖及路線方案見圖1。

圖1 區(qū)域構(gòu)造綱要圖及路線方案

平武-青川斷裂帶為晚更新世活動斷裂，斷裂走向N60°～70°E，南起平武，經(jīng)青溪、青川、廣坪，止于陽平鎮(zhèn)一帶，左旋走滑性質(zhì)，長約200km，為切穿地殼的深斷裂。主斷裂主要傾向北西，僅局部反傾，淺部陡傾，深部緩傾，呈鏟狀。斷裂帶一般寬500～700m，最寬處可達2000m，由2～5條次級斷裂分支復(fù)合組成。帶內(nèi)的石英脈、礫石被強烈定向拉長，形成黏滯型布丁構(gòu)造。斷裂帶各種旋轉(zhuǎn)剪切應(yīng)變標志、拉伸線理的產(chǎn)狀及斷裂帶的運動學(xué)特征表明北西盤由北向南的逆沉推覆。

1.3 地層巖性

場區(qū)涉及的地層主要有：新生界第四系全新統(tǒng)松散堆積層（Q4）、第四系上更新統(tǒng)高階地堆積層（Q3）、泥盆系危關(guān)組（DW）變質(zhì)石英砂巖、千枚狀板巖、志留系茂縣群黃坪組（Sh）絹云千枚巖夾綠泥千枚巖，志留系通化組（St）千枚巖夾白云巖及砂巖。巖性總體較軟,受構(gòu)造影響，巖體表現(xiàn)出強裂的揉皺、傾倒變形和擠壓破壞，工程地質(zhì)條件較差。

2 地震效應(yīng)及不良地質(zhì)

項目區(qū)地處四川盆地西北部邊緣，為侵蝕構(gòu)造中山、低山地貌和作為“5.12”汶川大地震的重災(zāi)區(qū)、極重災(zāi)區(qū)之一，顯示出“地形起伏大、巖性軟、地震烈度高”的特性，具有“復(fù)雜的地形、多變的地質(zhì)、脆弱的環(huán)境”等諸多不利條件。沿線活斷裂極為發(fā)育，新構(gòu)造運動十分強烈，加之降雨集中，大型滑坡、堆積體、崩塌、危巖、重力變形體、泥石流及采空區(qū)發(fā)育，嚴重制約了路線選擇。

2.1 地震效應(yīng)

龍門山地震帶主要包括龍門山山脈及秦嶺的西段，帶內(nèi)北部以北西西向的西秦嶺北緣斷裂帶及甘南—川西北弧形構(gòu)造系為主，南部則以北東向的龍門山斷裂帶為主體構(gòu)造格架，并發(fā)育有近南北向的岷江斷裂、虎牙斷裂等，是青藏高原東緣的重要組成部分。龍門山地震帶位于我國著名的南北地震帶中部，強烈地震主要叢集在天水—武都—松潘地區(qū)及龍門山斷裂帶，如1654年甘肅天水南8級大震、1879年甘肅武都南8級大震、1713年和1933年茂縣較場7級和7.5級地震及1976年松潘—平武7.2級強震群、2008年汶川8.0級地震等，是青藏高原北部地震亞區(qū)主要強震活動帶之一。

2.2 高地震烈度

“5.12”地震后，龍門山構(gòu)造帶的余震活動明顯增強，已遠遠超過正常狀態(tài)下的活動水平，并會持續(xù)相當長的時間。路線臨近的平武-青川斷裂于新生代以來仍處于活動狀態(tài)，“5.12”地震時在喬莊—木魚鎮(zhèn)一帶發(fā)現(xiàn)地表破裂。歷史上在平武-青川斷裂與虎牙斷裂交匯處（平武縣城西北）曾經(jīng)多次發(fā)生6.0級以上地震。因此該路線上的平武-青川斷裂雖然現(xiàn)今活動性較弱，但仍有發(fā)生6.0級以上甚至7.0級地震的可能，不排除產(chǎn)生地表斷錯的可能性[2]。工程區(qū)基本地震動峰值加速度為0.20g，基本地震動加速度反應(yīng)譜特征周期為0.40s，地震基本烈度8度。

2.3 不良地質(zhì)

擬建公路路線區(qū)域走廊帶較狹窄、地形陡峻，巖性復(fù)雜、活動斷裂發(fā)育、巖體破碎，導(dǎo)致不良地質(zhì)：滑坡、泥石流、危巖、崩塌、重力變形體、大型斜坡堆積體眾多，對路線有一定的影響。

3 地質(zhì)選線研究

3.1 地質(zhì)選線的原則

項目區(qū)線路走廊帶大部分的線路伴行或穿越與龍門山的后山斷裂中平武-青川斷裂帶，狹窄的走廊，復(fù)雜多變的地形，嚴重制約了路線的選擇。如何通過地質(zhì)選線技術(shù)的應(yīng)用，規(guī)避地質(zhì)風險，在十分復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中選擇相對簡單或有利的地質(zhì)地段作為路線走廊至關(guān)重要。根據(jù)走廊帶地質(zhì)環(huán)境特點，地質(zhì)選線的基本技術(shù)原則為：

（1）高地震烈度區(qū)選線，應(yīng)綜合地形地質(zhì)等因素，路線走廊高程盡量走低，適當降低大型橋梁的墩高（宜控制在60m以內(nèi)），橋梁采用修復(fù)的橋梁形式。

（2）當路線無法避開活動斷裂帶，應(yīng)以最短距離、大角度方式穿越，并以路基或易于修復(fù)的結(jié)構(gòu)形式跨越斷層；當線路走向大體平行活動斷裂帶時，軸線應(yīng)盡量遠離破碎帶，并盡量沿主動上盤布線。

（3）應(yīng)綜合考慮地質(zhì)、地震、地災(zāi)等因素，路線應(yīng)優(yōu)選地形平坦、場地穩(wěn)定的河谷階地、基巖裸露的穩(wěn)定地段，盡量避開不穩(wěn)定大型堆積體、不良地質(zhì)發(fā)育和地震次生災(zāi)害嚴重地段。

（4）隧道軸線應(yīng)盡量與主要構(gòu)造線大角度相交，并與最大主應(yīng)力方向成小角度相交；分析各走廊隧道所存在的大變形、突水突泥等特殊工程地質(zhì)問題，選擇相對易于查明和處治的區(qū)域通過。

3.2 施工圖路線優(yōu)化

3.2.1 K51+000～K54+000段

初步設(shè)計K50路線起點青竹江2號特大橋長約2080m（52-40m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁,最大墩臺高72m），穿過橋樓鄉(xiāng)南側(cè)小寨坪階地平臺，且橋梁小角度跨越平武-青川次級斷層，橋梁規(guī)模大，且占用耕地和拆遷量較大，多次跨越青竹江魚類核心保護區(qū)，施設(shè)路線整體北移200～500m，沿著橋樓鄉(xiāng)北側(cè)傍山敷設(shè)，路線以路基穿越平武-青川次級斷層，主要采用路基、半幅橋、橋梁通過，橋梁規(guī)模小，提高路線抗災(zāi)能力，降低了對自然環(huán)境的破壞[3]。K51+000～K54+000段路線優(yōu)化如圖2所示。

圖2 K51+000～K54+000段路線的優(yōu)化

3.2.2 K54+000～K61+800段

采用隧道繞避地質(zhì)災(zāi)害，初步設(shè)計路線推薦方案沿蘇陽溝南側(cè)主要以路基和橋梁通過，然后以隧道穿越焦家山，施工圖經(jīng)過實地踏勘和地質(zhì)調(diào)查，路線大部分位于平武-青川活動斷層的破碎帶內(nèi)，DK54+500處為大型堆積體，滑坡發(fā)育3處，崩塌發(fā)育5處，在斷層的破碎帶共布設(shè)4座橋梁、1座隧道[4]。該路線安全風險極大，施工圖路線整體北移50～100m，以橋樓隧道通過該不良地質(zhì)區(qū)域，同時相對初步設(shè)計走低線（K54+300～K55+500路線相對初設(shè)南移100～200m），此區(qū)域全部以路基通過，取消初設(shè)該區(qū)域的所有橋梁結(jié)構(gòu)物（初設(shè)橋梁墩高55～65m）。K54+000～K61+800段繞避地質(zhì)災(zāi)害優(yōu)化方案見圖3所示。

圖3 K54+000～K61+800段繞避地質(zhì)災(zāi)害優(yōu)化方案

3.2.3 K68+800～K73+400段

初步設(shè)計路線方案在魏壩河北側(cè)K70+600隧道進洞，經(jīng)施工圖定測階段實地勘察，進洞處覆蓋層較厚，且線型條件差，洞身離唐家山斷層較近，白楊坪隧道出口緊鄰唐家山斷層，巖體破碎，地質(zhì)條件差（滑坡和危巖崩塌發(fā)育）[5]。施工圖路線方案為繞避唐家山斷層及隧道出口附近滑坡、危巖、崩塌等不良地質(zhì)發(fā)育，經(jīng)過實地踏勘，施工圖設(shè)計路線南移200～400m，線型順直，洞身離唐家山斷層較遠，出口繞避唐家山斷層附近不良地質(zhì)。K68+800～K73+400段繞避地質(zhì)災(zāi)害優(yōu)化方案見圖4所示。

圖4 K68+800～K73+400段繞避地質(zhì)災(zāi)害優(yōu)化方案

3.2.4 K80+000～K85+000段

大部分路線臨近或斜穿平武-青川斷層，受構(gòu)造影響，該段滑坡發(fā)育、重大變形體、崩塌較發(fā)育，設(shè)計大栗樹隧道出口段地質(zhì)條件差，變形體發(fā)育?？缭窖虮P溝及平武-青川斷層大斷層時采用9-40+73+130+73+8-40m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)+簡支T梁，最大墩高92m,存在極大的安全風險。施工圖階段將大栗樹隧道進口前路線整體北移80～100m，減少拆遷，出口北移，降低路基高程，利用天然沖溝消耗棄方填筑路基，對滑坡進行反壓，減小工程規(guī)模。總體以路基形式通過，在跨越羊盤溝及平武-青川斷層大斷層采用4-40+6-30m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，最大墩高22m。降低橋梁高度，與主斷裂交叉時盡量以路基通過，適當增加隧道規(guī)模，以繞避大型不良地質(zhì)體，提高抗震、抗災(zāi)能力，確保結(jié)構(gòu)安全及運營安全[6]。K80+000～K85+000段段繞避地質(zhì)災(zāi)害優(yōu)化方案見圖5所示。

圖5 K80+000～K85+000段段繞避地質(zhì)災(zāi)害優(yōu)化方案

4 結(jié)束語

廣平路A2合段地處四川盆地西北部邊緣，路線基本沿龍門山的后山斷裂中平武-青川斷裂帶展線，地形起伏大，地質(zhì)條件復(fù)雜，不良地質(zhì)發(fā)育，地震裂度高，路線方案的選擇受到諸多條件的限制。在實地調(diào)查的基礎(chǔ)上，充分利用高烈度地震區(qū)選線的經(jīng)驗，提出了降低橋梁高度，與主斷裂交叉時盡量以路基通過，適當增加隧道規(guī)模，以繞避大型不良地質(zhì)體地質(zhì)選線原則，提高抗震、抗災(zāi)能力，確保結(jié)構(gòu)安全、施工安全、運營安全，地質(zhì)選線效果明顯。