梅(州)河(源)高速公路华城至蓝口段高边坡、高路堤、高.doc

梅（州）河（源）高速公路华城至蓝口段高边坡、高路堤、高挡墙和加固措施工程效果评估分报告中国铁道科学研究院二一年四月二十五日梅（州）河（源）高速公路华城至蓝口段高边坡、高路堤、高挡墙和加固措施工程效果评估分报告项目负责：向润泽（高工）技术顾问：徐邦栋（研究员） 周 镜（院士） 李聚金（教授级高工） 胡厚田（教授）技术负责：张玉芳（研究员）编 写：王仲锦（副研究员） 刘进举（高工） 曹国安（研究员） 颜志雄（博士）万军利（助研） 周公旦（博士） 邹建敏（助研） 梁恩茂（硕士） 杨 蕾（硕士） 闫公甫（硕士） 张 新（硕士）中国铁道科学研究院二一年四月二十五日 目 录1前言21.1项目概况21.2评估依据21.2.1国家和行业有关规范21.2.2既有技术资料21.3评估目的31.4评估对象31.5工作内容31.6工作步骤31.6.1编写工作大纲31.6.2收集和整理资料31.6.3边坡病害调查31.6.4工程效果评价41.6.5对欠安全、不安全、很不安全工点的复查评估51.6.6应对措施51.6.7编写工程效果评估分报告51.7工作过程52工程地质条件52.1自然条件52.2地形地貌52.3地层岩性62.4地质构造72.5水文地质条件82.6地震83工程地质分区及特点84边坡加固防护工程设计、施工及监测94.1沿线边坡加固防护工程设计94.2沿线边坡加固工程施工104.3沿线高边坡、高路堤及高挡墙监测104.3.1 施工期的监测104.3.2 缺陷期的监测114.3.3运营期的监测115高边坡、高路堤及高挡墙在运营期间存在的问题115.1监测资料表明部分边坡工点仍在变形115.2没有监测的工点可能潜在严重边坡病害115.3边坡加固工程的作用在逐年降低115.4边坡的地质条件在不断恶化115.5运营期间发生了多次边坡病害115.6最新的病害调查表明边坡存在多种病害116边坡病害调查126.1边坡病害类型126.2边坡病害调查结果157边坡工程效果评价及应对措施167.1工程效果评价标准167.2华城至蓝口段边坡工点工程效果评价及应对措施178主要结论及建议308.1主要结论308.1.1边坡病害治理及养护管理308.1.2边坡病害调查308.1.3边坡工程效果评价318.2建议31梅（州）河（源）高速公路华城至蓝口段高边坡、高路堤、高挡墙和加固措施工程效果评估分报告1前言1.1项目概况梅（州）河（源）高速公路程江华城蓝口段（交通位置见图1-1）全长118.41公里，其中程江至华城段50.218公里，华城至蓝口段68.192公里，是国家规划的汕（头）昆（明）国家重点公路中的一段，是广东省高速公路网的重要组成部分，也是珠江三角洲通往粤东山区的重要高速公路之一。路线东起梅县程江镇，与梅州市西环、南环以及梅畲高速公路相接，途经径南、坜坡、刁坊、华城、歧岭、登云、岭西、鬼叫岭、水坑、梅村，终于河源市东源县柳城（和尚塘），与河（源）龙（川）高速公路相接。为双向四车道，设计荷载为汽车-超20级，挂车-120，于2005年10月30日建成通车。图1-1 梅河高速公路交通位置图梅河高速公路程江至蓝口段于2003年9月8日开工建设，历时2年，2005年10月30日正式通车，至目前通车时间近5年，该段高速公路所经地段地形地貌复杂多变，地层岩性软弱且分布不均，地质构造发育，岩体破碎，地表、地下水充沛，这些条件构成了易产生边坡病害的地质基础。沿线在花岗岩分布地区的自然山坡上已发生多个自然滑坡、崩塌、坍塌现象，在变质岩、灰岩、粉砂岩、泥岩分布地区发育有小规模的崩塌现象，不良地质现象较为发育。沿线边坡工点采用了支挡措施有锚索（锚杆、钢锚管）框架、锚索抗滑桩、桩板墙、竖向钢花管注浆等，排水措施有仰斜排水孔，防护措施有覆土植草护坡、三维网植草护坡、骨架护坡和浆砌片石护坡等，但由于边坡地质条件的不断恶化，一些不良地质体逐步发展到危险状态，对高速公路的安全运营造成了较大安全隐患。为确保梅河高速的安全运营，广东梅河高速公路有限公司委托中国铁道科学研究院（以下简称我院）对梅河高速华城至蓝口段的高边坡、高路堤、高挡墙和加固措施进行一次全面的地质灾害评估工作，以指导全线高边坡的养护和管理工作。根据养护单位提供的资料和以往收集的资料，我院对华城至蓝口段共89处边坡工点进行了病害调查和工程效果评价，并对各个工点提出了相应的应对措施，评估工点的类型如下：高于30m的高边坡；高于20m的高路堤；高于7m的高挡墙；缺陷期内已完成的主要边坡、路基、桥头锥坡、挡墙等病害加固措施工程。1.2评估依据1.2.1国家和行业有关规范1、公路路基设计规范（JTG D302004）；2、公路工程技术标准（JTG B012003）；3、公路工程地质勘测规范（JTJ 06498）；4、建筑抗震设计规范（GB 50011-2001；5、滑坡防治工程设计与施工技术规范（DZ/T0219-2006；6、建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）；7、公路设计手册 路基，交通部第二勘察设计院，1996.08；8、国务院地质灾害防治条例，2004年3月1日起实施；9、县（市）地质灾害调查与区划基本要求，国土资源部（2000 年）；10、边坡病害及治理工程效果评价，张玉芳等著，科学出版社，2009.10。1.2.2既有技术资料1、梅（州）河（源）高速公路高边坡、高路堤、高挡墙和加固措施工程效果评估工作大纲，中国铁道科学研究院，2009.11.15；2、梅（州）河（源）高速公路华城至蓝口段高边坡、高路堤、高挡墙和加固措施工程效果评估合同书，2009.12.07；3、2009年12月27日2010年1月26日我院组织的现场工程地质调查；4、2010年1月28日2月1日我院组织的第一次复查评估；5、2010年3月5日3月8日我院组织的第二次复查评估；6、2010年4月8日4月12日我院组织的第三次复查评估；7、广东梅河高速公路有限公司养护工程部提供的养护资料；8、广东交通集团检测中心提供的运营期间监测资料；9、其他有关施工期、缺陷期和运营期边坡工点的勘察、设计、调查、监测及评估等资料。1.3评估目的对华城至蓝口段89处边坡工点进行工程效果评估，其目的是为了加强和指导边坡养护工作， 及时了解和掌握各边坡工点目前治理工程措施的结构病害、安全状况和病害发展趋势，重点掌握典型边坡工点的病害情况、安全状况和病害发展趋势，尽早发现和避免可能发生的地质灾害，以免造成较大的经济损失。1.4评估对象1、高边坡71处；2、高路堤8处；3、高挡墙8处；4、加固措施工程2处。本次工程效果评估的边坡工点共计89处。1.5工作内容本次评估工作包含以下工作内容：1、编写工作大纲；2、收集及整理资料；3、边坡病害调查；4、工程效果评价；5、对欠安全、不安全、极不安全的边坡工点的复查评估；6、应对措施；7、编写工程效果评估分报告。1.6工作步骤1.6.1编写工作大纲根据以往收集的基础资料，结合调研和现场踏勘，确定工作内容、方法及目标，编制进度计划，编写梅（州）河（源）高速公路高边坡、高路堤、高挡墙和加固措施工程效果评估工作大纲；以会议讨论的形式，与业主、有关专家分析、论证工作大纲的可行性，并结合各方意见，调整和完善工作大纲。1.6.2收集和整理资料1、收集资料1）宏观资料（1）区域地质资料：收集区域地质资料、沿线的地震区划图等，了解路线通过区域的宏观地形及地质条件，包括主要山脉、水系，主要地层及分布，大的构造及其与路线的关系，以及路线附近较大的斜坡变形（滑坡、坍塌等）的规模和分布情况。（2）水文气象资料：收集沿线各地段的气温变化，年降雨量的变化及月度分配，降雨强度及持续时间等。2）工点资料（1）评估边坡工点的地质勘察资料、施工图设计、变更设计、施工及竣工图资料等。（2）评估边坡工点监测资料（施工期、缺陷期和运营期）和日常检查和养护资料。2、整理资料对收集的资料（主要包括其勘察、设计、施工、竣工、监测、养护等方面的资料）按一坡一档（共89处边坡）的原则进行分类、复印、装订、整理，以备调档查阅。1.6.3边坡病害调查1、外业调查1）调查对象业主委托指定的调查评估边坡工点共计89处。2）调查内容（1）边坡病害调查查明边坡的工程地质条件、病害类型、病害规模及变形破坏情况，如有无滑坡、坍塌、崩塌、错落、岩石深层蠕动等产生或发展，并查清变形范围。（2）结构病害调查支挡工程措施病害调查调查边坡的支挡工程措施（锚索框架、锚索抗滑桩、锚杆框架、抗滑桩、抗滑挡墙、钢锚管框架、竖向钢花管注浆等）的缺损状况。防护措施病害调查调查边坡的防护措施（如护面墙、骨架、挂网喷射砼）的缺损情况。排水措施病害调查调查坡体地表排水系统（截水沟、平台水沟、边沟、吊沟、仰斜排水孔等）的通畅情况，以及地下排水系统（渗沟、盲沟、渗井、截水隧洞）的出水情况等。3）调查目的分析边坡变形破坏特征和判断支挡工程措施缺损病害的类型。4）调查方法及手段采用现场地质调查和工程地质测绘的方法。采用的调查手段主要包含录像、照相、现场量测（变形范围、裂缝大小及走向、岩层及结构面产状）、地质素描、记录等。2、内业资料整理对现场调查资料（包括边坡的工程地质条件、变形破坏迹象、变形范围、支挡及防护措施的缺损状况、排水系统调查情况），按一坡一档（共89处边坡）的原则进行资料整理、文字录入和初步分析工作。1.6.4工程效果评价1、资料分析和工程效果评价1）评价对象针对现场调查的89处工点的工程效果进行评价。2）评价内容和步骤包括以下内容和步骤：（1）治理工程措施结构病害的调查分析对治理工程措施结构病害类型、破坏程度、发展趋势、对结构使用功能的影响进行现场调查和分析论证。（2）治理工程措施技术状况评价技术状况评价，首先对治理工程措施的各个组成部分的缺陷病害情况所处的技术状态进行打分评价，然后再考虑各部件权重的进行综合评定。（3）治理工程措施适宜性评价适宜性评价，是根据边坡病害的性质、破坏模式和工程措施的适用条件、作用机理等，采用定性的方法对工程措施治理边坡病害的效果进行评价。（4）治理工程措施工程效果的评价治理工程措施工程效果，受两方面的影响：（a）受边坡病害治理工程措施的技术状况影响（b）受边坡病害发展趋势的影响边坡病害治理工程效果评价分两步：第一步，根据边坡病害治理工程各组成部分的技术状况和在使用期间所承受荷载的变化，对局部作用的工作状态进行评价；第二步，根据边坡病害治理工程整体技术状况和在使用期间所承受荷载的变化，以及局部工作状态的评价结果，对整体作用的安全状况进行评价。（5）边坡病害体治理效果评价边坡病害治理工程效果评价应以一个病害体为评价单元，对于多个病害体的工点，划分为单个病害体进行评价，按不同的病害体进行工程效果评价。一个边坡病害体的治理工程包括主体工程措施和辅助工程措施。主体工程措施是指对边坡病害体的稳定直接起控制作用的措施；辅助工程措施对边坡病害体的稳定不起直接控制作用，但对主体工程措施的作用起辅助作用。边坡病害体的治理工程效果的评价应首先对主体工程措施进行评价，其次对辅助工程措施进行评价。对一个病害体可选择以下方法进行评价：（1）支挡工程措施评价法一个病害体治理的主体工程为单一的支挡工程措施，可选择所用支挡工程措施的评价方法进行评价；对一个病害体治理的主体工程为多种支挡工程措施的共同作用，如预应力锚索抗滑桩和预应力锚索框架联合支挡、抗滑挡墙和抗滑桩联合支挡等，可以选择其中安全状况最佳的工程措施进行工程效果评价，其评价的结果反映了整个病害体的安全状况。（2）稳定系数评价法对采用综合治理措施的病害体，可计算出考虑工程作用的病害体的稳定系数，根据稳定系数的大小评价工程效果。（3）宏观变形迹象评价法根据病害体地表裂缝的分布和发育程度对治理的效果进行评价。3）边坡病害治理工程效果评价标准边坡治理工程评价的8个标准，即边坡病害体治理稳定性分级标准、技术状况评定标准、治理工程适宜性分级标准、治理工程措施局部工作状态等级划分标准、治理工程措施整体安全等级划分标准、交通管制和群众安全管制分级标准、危险状况预警标准、应对措施分级标准。4）评价结论对每一个边坡病害工点的安全等级划分为五类，即安全、基本安全、欠安全、不安全、很不安全，划分标准详见表1。表1 边坡病害工点安全等级划分标准等级安全状况划分标准一安全既没有整体变形破坏迹象，也没有局部变形破坏迹象，整体和局部的安全系数K都能满足规范要求，整体安全系数K1.2二基本安全没有整体变形破坏迹象，有局部变形破坏迹象。整体安全系数略小于设计规范1.15K<1.2 三欠安全治理工程措施的整体的安全系数1.1K<1.15，边坡的地质条件不断恶化，边坡向不稳定方向发展，将来可能失效。四不安全整体安全系数1.05K<1.1，边坡的地质条件继续恶化，边坡向不稳定的方向发展五很不安全边坡的整体安全系数1.0K<1.05，边坡的地质条件继续恶化，边坡向不稳定方向发展，短期内可能失效整体安全系数K<1.0，工程措施已部分失效或全失效1.6.5对欠安全、不安全、很不安全工点的复查评估在工程效果评价的基础上，针对欠安全、不安全、很不安全的工点进行复查评估，核对其安全状况。1.6.6应对措施根据89处工点的野外调查和复查情况、工程效果评价结果，按以往经验结合现场情况和专家建议提出各工点的应对措施，包括：进一步监测措施、维修加固措施、交通管制措施和群众安全措施等。1.6.7编写工程效果评估分报告在完成以上所有工作的基础上，组织专家和技术人员编写梅（州）河（源）高速公路华城至蓝口段高边坡、高路堤、高挡墙和加固措施工程效果评估分报告的最终报告。1.7工作过程我院于2009年11月15日向广东梅河高速公路有限公司提交了梅（州）河（源）高速公路华城至蓝口段高边坡、高路堤、高挡墙和加固措施工程效果评估工作大纲及预算文件，2009年12月签订合同书。我院于2009年12月6日26日对89处工点的进行资料（勘察、设计、竣工图、监测等）的整理和分析，并对各工点的地质、设计、施工、监测等资料进行初步分析，对文字和图形进行电子化；2009年12月27进场开展调查工作，2010年1月26日外业调查工作完成；2010年1月28日2月1日我院对危重边坡工点的进行第一次复查评估；2010年3月5日3月8日进行了第二次复查评估；2010年4月8日4月12日进行了第三次复查评估。在完成以上所有工作的基础上，我院组织专家和技术人员编写本工程效果评估分报告，于2010年4月25日完成了梅（州）河（源）高速公路华城至蓝口段高边坡、高路堤、高挡墙和加固措施工程效果评估分报告的编写。在广东梅河高速公路有限公司的大力支持下，顺利完成了任务，在此致以诚挚的谢意！2工程地质条件2.1自然条件梅河高速公路梅龙段位于广东省东北部山区，行政区域隶属梅州市及河源市管辖。该公路所经地区属亚热带季风气候区，是南亚热带与中亚热带气候区的过渡地带，纬度较低，临近南海、太平洋，形成夏日长、气温高、光照充分、雨量充沛、雨量集中的特点。受山区特定地形影响，气候差异大，地形小气候特点突出。梅州段年平均降雨日为150天左右，多年平均降雨量介于1483.41798.4mm之间，雨量充沛，降雨特点为丘陵山地多于盆地，迎风坡多于背风坡，降雨量年际变化大，季节性变化也较大，雨季旱季分明，降雨集中，49月份为雨季，降雨量占全年降雨量的70%以上；10月份至次年3月为旱季。河源段多年平均降雨量介于1500mm2200mm之间，最大年降雨量3912.6mm（东源回龙1959年），最低年降雨量559.9mm（东源康禾1963年），最大日降雨量399.99mm（河源城1959年6月13日）本区年平均气温19.521.5°C，每年59月份为夏季，气温多为2429°C，最高气温达到39.6°C。2.2地形地貌梅河高速公路梅龙段通过区丘陵山地广布，丘谷相间，河网密布，地势起伏较大，构成山地、丘陵、台地、阶地和平原五大类地貌。梅州市境内地势西北高东南低，全市由东北西南的罗浮山系、莲花山系、凤凰山系和西北东南的铁山嶂山地、蕉平山地以及近乎南北向的七目嶂山地构成。河源段地处九连山南麓，地势向东江倾斜，罗浮山脉呈东北西南斜贯，由于周边严格受断裂构造控制，外围山岭环绕，区内有三大台地平原：源城盆地、灯塔盆地、川南盆地。与高边坡有关的主要为丘陵及山地。丘陵多分布于山前地带、谷地和盆地的边缘，主要由砂页岩、红色岩系、变质岩、花岗岩、喷出岩和石灰岩构成，按海拔高度可细分为低丘陵（海拔80250m）、高丘陵（海拔250400m），主要分布于新宁、平远、五华、梅县等。山地以中低山为主，属于幼年期地貌，发育过程受地质构造控制，岭谷排列方向与构造线基本一致，尤以东北至西南向排列的山脉和河谷最为明显，山岭高峻而长延；西北至东南向的则其次，延伸不长，山峰较矮。根据岩性可分为五类：砂页岩山地地势较低，以低山为主，主要分布于新宁县与平远县之间的四望嶂一带和五华县南部、梅县东南部；红色岩系山地仅分布于五指石和南台山一带；变质岩山地分布于东南部及西北部两列山地中，底部为花岗岩侵入体，地势较高，构成陡峻的山地，如项山嶂一带的山地；花岗岩山地主要分布于大埔、丰顺、五华、新宁、平远等县的东北至西南的两列山地，山势陡峻；喷出岩山地主要分布于平远县。由于本地区雨量充沛，因此山坡植被茂盛。植被覆盖率达65%72.3%。线路范围内主要为韩江水系和东江水系。韩江水系包括梅江、五华河、宁江、鹤市河等一级二级支流；东江水系包括大信河、寻邬水、安远水等一级二级支流。K0+200(程江互通)K33600(永和服务区)为剥蚀残丘区，地形起伏较大，残丘最大高程可达360m，大多残丘呈丘状圆缓地貌，丘顶平缓，丘坡一般20°30°,残丘体上冲沟不发育或发育宽浅相对洼槽，植被茂盛，少量冲沟呈下切深槽状，地形陡立；残丘间发育宽10m至数百米山间冲积洼地，其长轴方向与主构造线方向基本一致。该段线路通过区以剥蚀地貌单元为主，次为山间冲积洼地地貌单元。线路开挖剥蚀残丘形成高边坡。K33+600(永和服务区)FK43+400(松下村)为兴宁盆地区，地形平缓，无高边坡及边坡地质问题。FK43+400(松下村)至路线终点为一典型的低山地貌区，境内崇山峻岭，地势东西高，中部低，主要山脉走向为北西南东，中部登云一带属山地丘陵地带，西端紧靠东江河一侧，海拔比较高的山有莲花山、黄牛坳、卓峰山。山岭间发育宽10m至数百米的山间冲积洼地，其长轴方向与山脉方向及主构造线方向基本一致。该段路线通过区仍以剥蚀地貌单元为主，次为山间冲积洼地地貌单元。路线开挖剥蚀残丘形成高边坡。仅在五华河段（K67+500K69+900）及路线终点附近（K128+800终点）为阶地。2.3地层岩性该段路线通过区地层自上元古界至中生界下三叠统主要为海相沉积，中生界侏罗系之后为陆相沉积，沉积厚度较大，出露地层由老至新依次为：震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、下第三系和第四系，分述如下：1、震旦系主要出露于兴宁盆地东西两侧与梅州市、龙川县周围，在路线程江至华城段分布于鸡雄山至新塘尾（K5+000K11+000）一带，华城至蓝口段位于龙川东附近，其地层风化严重，节理裂隙发育，地表局部出露强风化岩，在鸡雄山附近地表见有弱风化岩。其岩性深变质部分常为混合岩与混合花岗岩，变质较浅部分为灰绿、灰黄及灰紫色变质细砂岩、泥质砂岩（见图2-1、图2-2），夹粉砂岩与硅质岩。 图2-1 K97+210一级坡脚强风化变质砂岩 图2-2 K78+370附近强风化泥质砂岩2、泥盆系分布于梅州市周围（线路无）、兴宁盆地东北侧（线路无）、登云互通附近局部及龙川蓝口一带。中泥盆统以砾岩及砂砾岩为主，夹紫红色砂页岩；上泥盆统以石英长石砂岩为主，夹紫红色千枚岩（见图2-3）与粉砂岩，底部常具砾岩或含砾砂岩。 图2-3 K110+900附近千枚岩3、石炭系分布于路线起点及登云互通附近，主要为灰岩、砂岩、粉砂岩。在线路程江至华城段分布于路线起点至葵岗村（K0+000K5+000）附近，深灰色，微晶结构，厚层状构造，节理裂隙发育。该段以葵岗隧道及路堑通过，开挖路堑边坡高度较低。4、二叠系出露于荷驷镇新塘尾至董田村及终点柳城附近，在线路程江至华城段分布于新塘尾至董田村（K11K15）一带，其岩性为粉砂岩，粉砂状结构，中厚层状构造，钙质胶结。地表出露及钻孔揭露其岩层风化严重，节理裂隙发育，岩质较软，完整性较差，大多呈半岩半土状，手可掰碎。5、白垩系线路附近分布于兴宁断陷盆地，岩性以紫红色砂岩、砂砾岩、页岩为主。无边坡地质问题。6、第四系本区第四系地层主要为冲积（Qa1）、洪积（Qp1）、残积（Qe1）、坡积（Qd1）、崩积层（Qcol）。对高边坡而言，主要为残积（Qe1）、坡积（Qd1）、崩积层（Qcol）。1）残积层（Qe1）在全线路高边坡中均有分布，厚度较大，一般1020m，最厚可达40m，一般为棕红、浅灰、黄灰、紫灰等色，为风化岩残积土，以粘粒、粉粒为主，含少量细砂粒及强风化岩碎块，稍湿潮湿，大多密实。2）坡积层（Qd1）一般为土黄、土红色。以粘粒为主，含少量粉细砂粒及强风化岩碎块，潮湿，可塑，坡体中上部厚度一般小于13m，主要分布于剥蚀残丘的坡腰及坡脚处。3）崩积层（Qcol）主要分布于局部崩塌工点的坡脚附近。7、岩浆岩该区岩浆岩出露广泛，以燕山期花岗岩为主，并表现为多期多阶段的特点，空间分布总体呈北东向展布，与区域大断裂走向一致。1）加力东期的花岗岩、片麻状花岗岩多呈小岩基、岩株产出，受后期构造影响，具有不同程度的变质。2）印支期花岗岩以花岗闪长岩（r51）为主，多呈小岩基、岩株侵入到泥盆系地层中。3）燕山期花岗岩为本区主要岩浆岩，呈大岩基广布全区，主要为灰白色、肉红色中粗粒斑状黑云母花岗岩。花岗岩在程江至华城段主要分布于荷驷镇董田村至径南镇的竹园里村（K15K50）,华城蓝口段主要分布于龙川附近（K76K97）,为燕山期斑状黑云母花岗岩（r53）（见图2-4、图2-5），原岩为肉红、灰绿等色，中粗粒结构，局部为中细粒结构，块状构造，节理裂隙发育，其风化深度大，全强风化层厚达3050m，自残积层、全风化、强风化、弱风化至微风化在该段均有局部露头。 图2-4 K105+150三级坡全风化花岗岩（坡面淘蚀严重） 图2-5 K96+190一级坡全风化花岗岩（已坍塌）2.4地质构造本区属于华南褶皱带的南部，构造、地层均较为复杂。本区中生代以前以褶皱运动为主，中生代则以断裂活动、中酸性岩浆岩喷发、侵入为特征，喜山期表现为断块作用和基性岩沿断陷带喷溢。燕山期由于新华夏构造的强烈活动，形成了一系列的北东向断块、隆起和凹陷，构成本区中新生代地质构造的基本特征。区内构造以纬向构造和新华夏构造最为发育。境内包括两个三级构造单元，一是永安梅县惠州凹陷，沉积了一套中泥盆到下三叠系地层，二是粤东岩浆岩断陷带，即从莲花山断裂带至南东沿海一带，形成北东向和北西向许多断陷盆地。区内断裂构造十分发育，主要发育三组断裂构造带，分别为北东向的莲花山断裂带、近东西向的佛岗丰良断裂带和近北西向的河婆惠来断裂带。北东向和东西向构造构成区内构造骨架，主要断裂走向主要为北北东向、东西向、北东向和北东东向四组。该区位于蕉岭龙川复式背斜部位，与九连山复式背斜毗邻，由兰坊背斜、小都向斜、坑尾向斜、通衡柴市背斜、蝉子背背斜、大江向斜组成，背斜轴走向为北东向。区域地质构造见图2-6。图2-6 评估区区域地质构造图2.5水文地质条件本线路处于亚热带季风季候区，雨量充沛，区内叶脉状水系发育，地表水较为丰富，为地下水的补给提供了充足水源。大部分地段位于低山丘陵区、剥蚀残丘区，形成馒头状山包，丘陵及山包间基本无地下水的相互补充排泄，丘陵山地的地下水补给主要来自大气降水，在局部地段基岩裂隙发育，基岩裂隙水较丰富，部分地段以泉或在泄水孔排泄（见图2-7、图2-8），个别边坡的锚头渗水较为严重（见图2-9）。 图2-7 K96+100左侧一级坡见一排水软管，水量较大 图2-8 K103+890一级坡泄水孔渗水流泥 图2-9 K111+286右侧一级坡下排锚头渗水2.6地震根据建筑抗震设计规范GB 50011-2001附录A，场区经过地区为梅州市的五华县和河源市的龙川县，其抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，对工程的危害影响不大。3工程地质分区及特点为了便于对沿线路堑高边坡有一个概略的认识，并通过归纳从中找出规律，根据地形地貌、地层岩性、地质构造及变形破坏特征等因素，将评估段划分为5个工程地质区，各工程地质分区的特点见表3-1。表3-1 华城至蓝口段各工程地质分区及其特点分区里程地貌特征岩性特征构造特征坡体变形K50+100 K78+500为一典型的低山地貌区，山岭间发育宽10m至数百米的山间冲积洼地，其长轴方向与山脉方向及主构造线方向基本一致。以剥蚀地貌单元为主，次为山间冲积洼地地貌单元。路线开挖剥蚀残丘形成高边坡。K50+100K63+060为花岗岩、片麻状花岗岩，主要为灰白色、肉红色中粗粒斑状黑云母花岗岩。风化深度大，全强风化层厚达几十米，残积层、全风化、强风化在该段有局部露头。K63+060K66+600：震旦系变质细砂岩、粉砂岩：风化严重，节理裂隙发育，地表局部出露强风化岩。K66+600K71+900为花岗岩、片麻状花岗岩。风化深度大，全强风化层厚达几十米，残积层、全风化、强风化在该段有局部露头。K71+900K78+500：震旦系变质细砂岩、粉砂岩：风化严重，节理裂隙发育，地表覆盖层厚度巨大。构造发育，近东西向和近北西向及北东向的断裂影响较大。发育K78+500K87+700为登云盆地区，地形平缓，无高边坡问题。K78+500K87+700主要为石炭系地层，岩性为灰岩、砂岩、粉砂岩，尚有花岗岩、泥岩出露，开挖路堑边坡高度较低。不发育K87+700K97+100低山地貌区，山岭间发育宽10m至数百米的山间冲积洼地，。以剥蚀地貌单元为主，次为山间冲积洼地地貌单元。路线开挖剥蚀残丘形成高边坡。K87+700K97+100: 为燕山期花岗岩，多呈岩基产出，中细粒结构，块状构造，节理裂隙发育，其风化深度大，全强风化层厚达几十米，残积层、全风化、强风化在该段有局部露头。构造发育，近东西向和近北西向及北东向的断裂影响较大发育K97+100K113+000境内崇山峻岭，主要山脉走向为北西南东，紧靠东江河一侧，海拔比较高的山有卓峰山等。山岭间发育宽10m至数百米的山间冲积洼地。该段路线通过区仍以剥蚀地貌单元为主。路线开挖低山丘陵形成高边坡。K97+100K101+700以泥盆系砾岩、砂砾岩、石英长石砂岩为主，夹紫红、灰绿色千枚岩与粉砂岩，底部常具砾岩或含砾砂岩。K101+700K111+100以燕山期花岗岩为主，其风化深度大，全强风化层厚达几十米，残积层、全风化、强风化在该段有局部露头。K111+100K113+000以泥盆系千枚岩为主，局部为粉砂岩。构造发育，受北西向断裂影响较大发育K113+000K118+800东江河谷段，地形平缓，无高边坡问题。K113+000K118+800以二叠系紫红色砂岩为主，上覆黄褐色亚粘土，覆盖层厚度巨大。不发育4边坡加固防护工程设计、施工及监测4.1沿线边坡加固防护工程设计1、坡形坡率设计1）坡形设计开挖高边坡设计为台阶式边坡，台阶间设碎落平台，起保护上级加固防护工程基础、方便施工及分散沿坡面的应力传递的作用，本路段边坡设计除特殊情况外，采用统一模式，即台阶式边坡，台阶高度为10.0m，平台宽2.0m。对于较高的土质边坡或坡脚岩性软弱，存在坡脚压碎变形可能的路堑高边坡，如坡顶平缓，可在坡体中部设置6m左右宽平台。如第三合同段K13+191+280段，坡高达50余米，坡顶平缓，为防止坡脚附近应力集中，在第三级坡顶设置6m宽平台。2）坡率设计根据岩土体特性、地貌现状、边坡开挖高度及其是否存在倾向临空的不利结构面等综合因素设计坡率。针对本区岩性特征，对不同土体不考虑加固措施在开挖边坡上的坡率设计值分析如下：205国道出露的地层基本为砂岩、花岗岩残积土及强风化岩，基本未采取加固措施，该段线路紧邻205国道，以国道边坡加以比拟。对205国道不稳定边坡加以详细调查后得出，变形原因主要为沿陡倾结构面的坡面冲刷变形及其进一步发展的结果，其次为沿倾向临空结构面的局部滑动变形破坏。如K2707+500、K2708+600、 K2714+500、K2725+000、K2728+000附近等的变形皆如上述。对残积土及强风化呈砂土状或砂土夹碎石状边坡，国道边坡高度数米至三十余米，其设计坡率一般为1:0.51:1，局部陡于1:0.5，一坡到顶。通过对国道边坡及局部修建房屋开挖边坡的大量调查，无倾向临空结构面及忽略坡面冲刷变形的前提下，得出以下结论：坡高小于10m的边坡，坡度缓于63°保持稳定，坡高小于20m边坡，坡度缓于50°保持稳定，坡高小于30m的边坡，坡度缓于37°保持稳定。在上述坡高坡率条件下，基本未见由于岩土体的强度不足以支撑边坡的高度陡度而产生的塌滑变形。依据上述分析，结合试验数据及经验数据，考虑高速公路的不同安全系数要求，在无倾向临空结构面情况下，根据岩性设计以下坡率：残积土及强风化呈砂土状或砂土夹碎石状边坡，设计坡率1:1。强风化呈碎块状岩体，设计坡率1:0.751:1。强弱风化岩体，设计坡率1:0.51:0.75。弱微风化岩体，设计坡率1:0.31:0.5。对存在倾向临空结构面，边坡稳定性较差，自然山坡较陡，放缓边坡受限制或不经济，或者与保护环境的原则不相符的情况下，采用较陡坡率，并对边坡进行加固处理。2、边坡加固工程的选择根据边坡工程地质条件，首先确定坡体结构及不同的边坡变形破坏模式，在此基础上，进行稳定性分析与计算，根据计算结果确定边坡加固工程规模及类型，针对不同的边坡变形破坏模式，分别采用不同的加固工程措施。1）坡脚应力集中加固为有效消除坡脚应力集中问题，前几年一般多采用挡墙、加厚护面墙等，严重且具有滑动可能时采用抗滑桩、桩板墙等。但挡墙、加厚护面墙、抗滑桩等，一方面设立在坡脚严重影响路容，与绿色通道的概念不符；更重要的是，挡墙一般设置在土质或类土质边坡坡脚，背坡开挖较陡，加上基础深度，即使跳槽开挖，也常常在施工过程中产生变形。因此，本次方案设计尽量避免采用挡墙、加厚护面墙、抗滑桩等。在广东京珠、云南磨黑等高速公路上成功使用的预应力钢锚管、注浆钢锚管是一种近一、二年来发展较为迅猛的新技术，其除可产生与锚索同样的拉拔加固效果外，同时对土体具一定的改良复合作用，改良土体结构，可有效提高坡脚抗压能力，消除坡脚应力集中的影响。本区开挖边坡较高，岩性软弱，坡脚应力集中十分严重，鉴于以上考虑，在本次方案设计中，坡脚第一级需要加固时，推荐使用预应力钢锚管、注浆钢锚管。2）深部变形加固对存在倾向临空结构面、构造面及可能产生滑动变形的边坡，其深度变形加固以预应力锚索框架、锚索地梁配合坡脚钢锚管、注浆钢锚管加固为主。3）局部块体变形加固以钢锚管、注浆钢锚管加固配合锚杆框架加固为主。4）浅表层变形加固表层坡面稍陡或需要加强坡面防护时，采用锚杆框架或短锚杆框架局部加固及防护。3、边坡防护根据梅河高速公路特点，采用以下边坡防护原则：1）密切结合坡面排水，根据边坡岩性、水文地质条件、坡度、高度和气候特征等综合设计、以防为主；2）选用适当的工程类型，不给养护遗留繁重工作量；3）优先考虑采用植物防护，美化高速公路沿线环境，尽量不采用挡墙、护面墙、护坡等圬工防护，对美化效果较差的孔窗式护面墙等尽量少采用；4）根据本区岩性特征，宜开挖后及时防护。4、进行了动态设计全线边坡设计体现了地质是基础的原则，在施工过程中进行了动态设计，根据现场揭露的地质条件的变化及时进行了变更设计。4.2沿线边坡加固工程施工针对边坡施工的特殊性和专业特点，并安排专业队伍进行专项施工。为避免因挖方边坡未防护暴露的时间长而造成坡面冲沟或塌方，设计要求开挖一级，按要求及时防护，再进行下一级开挖及防护。为确保挖方路基边坡稳定，严禁使用大爆破。边坡坡率应按设计施工，不得任意改动。浆砌片石护面墙及护坡，应严格按设计要求设置伸缩缝、泄水孔、砂砾垫层，确保浆砌厚度、砂浆强度及铺砌平面。锚索钻孔采用风动干钻施工法，严格按设计图上的锚索间距、倾角、高程进行施工，所钻锚孔应保持孔内清洁，孔壁无污物，以确保水泥浆体与岩体的粘结强度。4.3沿线高边坡、高路堤及高挡墙监测4.3.1 施工期的监测监测单位为铁道部科学研究院深圳研究设计院，整个监测工作从2004年1月开始埋设监测元件开始，至2005年10月29日全线通车结束，期间综合考虑各路堑高边坡、路堤边坡的地质条件、坡形坡率、以及施工期间出现的各种问题，最终对全线共29个路堑高边坡和12个陡坡路堤（20个断面）实施了监测。（1）监测内容路堑高边坡的监测包括边坡坡体水平位移和垂直位移监测、边坡深部水平位移监测、地表裂缝观测、地下水、渗水与降雨关系的观测、锚索（杆）应力监测、钢锚管应力监测等。路堤边坡的监测包括深部水平位移监测和土体分层沉降监测。（2）监测频率及监测工作量路堑边坡的地表位移、深孔位移每周1次，锚索预应力、锚杆应力、钢锚管应力监测第1周4次，第2、3周每周2次，第4、5、6周每周1次，第7、8周每2周1次，以后每月1次，总计20次，雨后、边坡开挖和已出现变形破坏时应加密监测。共进行地表位移监测8954个.次，深部水平位移108811.5 m.次，锚索预应力201