矿区高速公路勘察设计中的关键技术问题初探

白小龙

（甘肃水文地质工程地质勘察院，甘肃　兰州　７３００００）

由于矿区地形较为特殊，矿区的高速公路在设计的过程中应注意问题较多，在建设高速公路之前要先对高速公摘 要：

路周边的地形进行勘查，设计者在勘查的过程中会遇到公路周边有顺向坡、滑坡蠕变体和陡反倾坡等矿区公路常见问题，这些问题都对矿区高速公路的设计有很大的影响，设计者要抓住问题的特征，进行改善设计，采用专业的技术手段来为高速公路建设的质量提供保障。

矿区高速公路；勘查设计；问题关键词：

Ｕ４１２．２　　Ａ　　１００２－５０６５（２０１９）１９－０２３４－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Discussion on the key technical problems in the survey and design of the expressway in the mining area

BAI󰀁Xiao-long

（Ｇａｎｓｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｇｅｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００００，Ｃｈｉｎａ）

Abstract: Ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ，　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｍａｎｙ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｉｎ　

ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ．　Ｂｅｆｏｒｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ，　ｔｈｅ　ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　ａｒｏｕｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｅｘｐｌｏｒｅｄ　ｆｉｒｓｔ．　Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｒ　ｗｉｌｌ　ｅｎｃｏｕｎｔｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ，　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ　ｓｌｏｐｅ，　ｔｈｅ　ｌａｎｄｓｌｉｄｅ　ｃｒｅｅｐ　ｂｏｄｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｅｅｐ　ｒｅｖｅｒｓｅ　ｓｌｏｐｅ．　Ｔｈｅｓｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｒｅ　ａｌｌ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ．　Ｉｔ　ｈａｓ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｉｍｐａｃｔ．　Ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｇｒａｓｐ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ，　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ，　ａｎｄ　ａｄｏｐｔ　ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｍｅａｎｓ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Keywords: Ｍｉｎｉｎｇ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ；　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ；　ｐｒｏｂｌｅｍｓ

矿区的高速公路建设与其施工质量息息相关，随着环保观念的推广，人们对于高速公路的建设提出了更高的要求，因此在建设前要进行合理设计，在保护生态环境的基础上采用技术手段来解决高速公路建设中出现的边坡问题，来提升矿区高速公路的综合质量，这对矿区的发展和高速公路建设的发展具有现实意义。

边坡物理形态进行施工调整，通过设计调整来降低高速公路在正常使用时边坡的负载力，并且要加大公路下坡路的阻力，交通工具在下坡时对坡体的压力减小，防止高速公路的边坡出现下滑的情况。

2.2 做好矿区高速公路路基建设的排水工程

进行矿区高速公路路基建设的排水工程时选择的设计方式多样，例如截断地下水方式、地下排水方式、地表排水方式以及立体排水方式，用地表排水施工方式为例，可选用的施工方式有三种，第一种施工方式是边沟排水法，边沟排水法的具体原理是先在挖方路基位置的高速公路路肩外侧设计公路边沟，公路边沟的作用是使得将要流向路基的水和已经在路基上的水流集中起来，让这些水都流向边沟，这样可以在很大程度上排清影响路基稳定的水，边沟设计的主要作用是收集路基水和有流向路基趋势的水，防止水对公路路基侵蚀，这种设计为公路路基的稳定性提供了保障。第二种施工方式是设置截水沟，截水沟的具体原理是避开挖方路基位置边坡顶位置或者在山坡路堤的合理位置处进行截水沟的设置，顾名思义截水沟是用来截断高速公路路基上面有流向路基趋势的水流，这样可以降低水流对公路路基边坡位置的冲刷次数，还能降低水流对坡脚的侵蚀度。第三种施工方式是排水沟保护法，排水沟的具体原理是在矿区高速公路附近水洼处设置人工水渠，其作用在于人工水渠可以将公路路基附近低洼处的水引出，这样可以有效降低公路坡脚的含水量。这三种排水方式的主要效果都是减少水流对公路边坡和坡脚的冲刷力度和侵蚀强度，提高高速公路的使用寿命。

（下转236页）

1 矿区高速公路建设常见的问题

矿区的地质和水文地带由于常年进行采矿活动而被破坏，矿区中最常见的是不良水文地质问题，如果不及时对这些地带进行整治，就会导致坡体被侵蚀，坡体的稳定性降低。除了矿区的地质水文问题之外，矿区还容易出现边坡滑动问题，由于矿区地势较为特殊，高速公路需要经过较多坡体，遇到比较平缓的坡体可以正常建设高速公路，当坡体较为陡峭时，则需要高速公路建设工程队对其进行开挖与加固，否则会出现高速公路边缘路基滑动的情况，这会降低高速公路的稳定性。

除了这两个问题之外，高速公路的施工因素同样对高速公路建设的质量有一定的影响，施工质量直接决定了矿区高速公路的质量，如果矿区高速公路的建设流程出错或者施工顺序混乱会对高速公路的使用产生巨大的影响。

2 矿区高速公路建设问题的应对措施

2.1 对高速公路边坡的物理形态进行调整

在提高矿区高速公路稳定性时，需要对矿区高速公路的

２０１９－０９收稿日期：

白小龙，男，生于１９８８年，汉族，山东淄博人，本科，水工环作者简介：

工程师，研究方向：岩土工程。

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机质。

因此，AM真菌的不仅能改良土壤结构还能改善土壤营[6]

养状况。

3.2 促进宿主植物对土壤养分的吸收

AM真菌菌丝的存在增加了宿主植物根系的养分吸收面积，可以吸收根系以外的养分，从而为宿主植物提供更多的养分，这也是AM真菌对植物最直接的作用。

另外，许多前人的研究表明，AM真菌能促进植物对N、P、K、Zn、Cu等矿质营养元素的吸收，从而促进宿主植物生长。其中，对改善植物的磷素营养上最为突出，相关研究结果显示AM菌丝能将根系的磷吸收范围增大60倍[7]。

3.3 提供宿主植物的抗逆性

AM真菌非常长的根外菌丝能促进植株吸收到更多的水分，同时还能通过改善宿主体内的矿质营养和激素水平，提高植株的气孔导度、蒸腾作用及净光合速率，从而影响植物的水分代谢，提高抗干旱能力。

另外，AM真菌能通过改变宿主植物体内的氨基酸、碳水化合的组成及含量，改变根组织渗透平衡，进而减轻由离子引起的生理毒害作用，增加宿主植物的耐盐碱性。此外，相关研究表明，AM真菌能与病原菌竞争根系侵染点位从而抑制病原菌的入侵和繁殖，提供宿主的抗病性。更突出的是，AM菌丝体对重金属具有更高的吸附能力，且被菌丝体吸附的重金属可聚集在宿主植物的根细胞而不向植株上部分运输，从而减轻重金属对植物造成的伤害，提高植株对重（上接234页）

2.3 对高速公路进行支挡防护结构建设

对矿区高速公路进行支挡防护结构建设的施工方式有五种，第一种支挡防护结构是挡土墙结构，这种结构的主要作用是用来保护公路填方土体，矿区常年进行地下开采，多数岩体都出现的变形的情况，稳定性较低，使用挡土墙防护结构可以有效的增加高速公路边坡的稳定性。第二种支挡防护结构是采用喷射混凝土的技术手段，用高速公路的施工设备来调好混凝土的比例，将调好的混凝土以喷射的方式喷射到边坡坡体上，加固高速公路边坡，提高边坡的稳定性。第三种施工方式是喷锚防护方式，使用喷锚防护结构可以有效的提高公路边坡坡体的防变形能力，从而提高公路建设的稳定性，其原理是使用经过技术加工的破碎岩来加固公路边坡，提高公路坡体表面的抗压强度。第四种施工方式是在高速公路边坡建设中使用土钉墙结构，其基本原理是使用锚杆或者锚板、挂网喷射混凝土来加固高速公路的边坡坡体，将坡体所承受的土压力向土钉墙转移，降低坡体所承受的压力。第五种施工方式是预应力锚索梁，这种支挡防护结构利用了公路路基岩体的负荷能力，需要的材料预算成本较低，其经济性的优势较为突出。

2.4 对高速公路边坡坡体内部进行加固

矿区高速公路边坡坡体内部加工的主要措施有三种，分别是改变坡体内部土壤的化学性质和物理性质、土锚钉和加筋挡土墙。

改变坡体内部土壤的化学性质和物理性质是坡体内部加固的有效方式，可以通过电渗法、焙烧法、灌浆法和离子交换法来实现，这些方法的实现方式不同，但是都会改变坡

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金属的抗胁迫能力[8]。

4 结语

废弃稀土矿区土壤结构不良，营养缺失，保水保肥能力

差，往往还具有干旱或盐分高，重金属胁迫等恶劣的立地条件，植被修复效果差。客土覆盖技术局限性大，难以实施，而简单的土壤改良技术也难以让植物有效定植。丛枝菌根能改良土壤结构，改善土壤营养状况，提高宿主植物对水分和矿质营养元素的吸收，促进植物生长，同时还能提高植物的抗胁迫能力，可为加强、加快矿区植被恢复提供更有效途径。[1]󰀡黄小春,刘丽婷.矿区森林生态恢复生物技术工程系统分析[J].南方林

业科学,2015,(2):45-49.

[2]󰀡李明顺,唐绍清,张杏辉,阮敏,吴玉鸣.金属矿山废弃地的生态恢复

实践与对策[J].矿业安全与环保,2005(04):16-18.

[3]󰀡卞正富,张国良.矿山土复垦利用试验[J].中国环境科

学,1999,19(1):81-84.

[4]󰀡张鸿龄,孙丽娜,孙铁珩,陈丽芳.矿山废弃地生态修复过程中基质改

良与植被重建研究进展[J].生态学杂志,2012,31(02):460-467.

[5]󰀡董琳,胡潇涵,周敏.矿区植物修复的适选条件[J].河北农

机,2017(04):27.

[6]󰀡杨宏宇,赵丽莉,贺学礼.丛枝菌根在退化生态系统恢复和重建中的作

用[J].干旱区地理,2005,28(6):836-842.

[7]󰀡曹丽霞,福英,候伟峰,乌恩.丛枝菌根在退化生态系统恢复中的作用

及其研究展望[J].北方园艺,2015(14):182-189.

[8]󰀡杨慧娟.丛枝菌根真菌在内蒙古草原区铁尾矿废弃地植被恢复中的作用

研究[D].内蒙古:内蒙古大学,2012.

体内部土壤的性质，可以大幅度提升高速公路坡体的稳定性，这种方式的工程造价较高，并且有一定的技术要求。土锚钉方式主要在临时加固高速公路坡体的工作中应用，加固周期较短，但是持久性不好，在使用这种方式加固坡体内部之后要使用其他加固方式。

2.5 对高速公路的边坡坡面进行防护和支护

在公路边坡坡体进行加固防护的同时对其坡面进行防护也是勘查设计中的有效设计方式，这种防护技术设计的学科不仅仅是公路施工，还与地理学和岩土工程关系密切。边坡支护的主要方式主要有被动防护和钢绳网防护两种，用钢绳防护网支护方式举例，钢绳防护网的主要作用是拦截落石，让落石在钢绳防护网上经过一个缓冲过程，降低落石对公路边坡的冲击力，达到保护高速公路的目的。

3 结语

矿区高速公路的建设较为复杂，需要多方面考虑设计问题，从多个角度来对高速公路在正常使用中可能受到的损坏进行预估，在建设的过程中做好防护措施，使用专业化防护策略和加固手段来为高速公路的稳定性提供保障，避免高速公路在投入使用之后存在安全隐患，在保护公路周边生态环境的同时对设计进行科学勘查，完善矿区高速公路勘查设计，解决关键技术问题。[1]󰀡周晶晶,席志飞.山区公路高架桥基穿越采空区处治控制效果研究[J].

黑龙江交通科技,2018,41(3):18-19.

[2]󰀡刘小辉.压覆煤矿采动对高速公路桥梁结构的影响评估及设计对策研究

[D].重庆交通大学,2017.