5第五章建设方案

S215线嘉峪关至黑鹰山战备公路(树窝井至南泉段)工可研【第5章】建设方案5—1第五章建设方案5.1建设条件5.1.1地形、地质、水文、气候等条件1．工程地理位置本项目位于甘肃省嘉峪关市北部，金塔县境内，金塔县位于河西走廊西北端，古丝绸之路沿线，东、北与内蒙古额济纳旗毗连，西与玉门市接壤，南与嘉峪关、肃州区、高台县相邻，举世瞩目的酒泉卫星发射中心巍然屹立在境内。地处东经98°1'24.68~100°13'20.24、北纬39°47'32.17~40°58'2.08之间。东西长250公里，南北宽400公里。东、北与内蒙古额济纳旗毗连，西面与甘肃嘉峪关、玉门、肃北接壤，南与酒泉市和张掖地区的高台县为邻。图5-1研究区域地理位置简图2.地形、地貌嘉峪关至树窝井公路位于嘉峪关北部，根据《公路自然区划标准》（JTJ003-86），本项目区属Ⅵ2绿洲—荒漠区，处于河西走廊与北山山地过渡地带。测区北属湖积—洪积平原，海拔多在1231-1300m，在强劲的风力作用下依次有泥漠、沙丘、沙质砾漠出现，个别地带还见风蚀残丘地貌；测区中、南部属马鬃山山地东南部的干燥剥蚀低山地带，海拔多在1500-1600m，煤窑西山最高1663m，由于长期的风化剥蚀，形成波状起伏S215线嘉峪关至黑鹰山战备公路(树窝井至南泉段)工可研【第5章】建设方案5—2的“准平原”，其上基岩与山麓砾石裸露，形成广袤的岩漠（岩质戈壁）、砾漠（砾质戈壁）景观。项目所在区域内地形主要分为：①戈壁与基岩残丘区、②中低山区。（1）戈壁与基岩残丘区该区地势较开阔，地形略有起伏。戈壁与残丘洼地相间，地层以砂、砾石为主，残丘呈平缓丘包状，基岩裸露，植被不发育，本项目大部分路段位于该区，因该区地形开阔，人烟稀少，路线展线受地形限制较小，施工场地也容易布置，地形对拟建工程较为有利。（2）中低山区该区马鬃山、金塔南山、合黎山、龙首山、红崖山、阿拉古山等合称北山，因位于河西走廊平原以北而得名，龙首山—合黎山是“北山”的主脉。马鬃山地区位于北山的西端，为中低山区，海拔1500～2500m，相对高度200～500m。山势东西高，中间低，山顶浑圆，基岩裸露，山间有分布较广的戈壁滩，大部属中、低山与残丘。许多地区已达夷平状态，山足面所占面积超过了干燥剥蚀山地（岛山）。由于气候干燥，侵蚀严重，山地岩石与山麓砾石裸露，形成典型的戈壁景观。地表植被不发育，70%的地区属于荒漠戈壁。洼地处，地层以砂、砾石为主，地表生长有沙葱、梭梭、骆驼刺等植被，本项目路线AK60—AK80段位于该区。项目沿线地形地貌见下图：S215线嘉峪关至黑鹰山战备公路(树窝井至南泉段)工可研【第5章】建设方案5—33．地质条件（1）地质构造拟建项目位于中国西伯利亚板块、塔里木板块、华北地台等几大板块的交接地带，其中红石山华力西褶皱带属西伯利亚板块南部活动大陆边缘。敦煌地块为塔里木板块的东部，北山褶皱带为其北侧具有复杂演化史的大陆边缘。北山南带、中带于中、晚元古代、早古生代均为被动大陆边缘，发育有加里东期边缘裂陷槽；早古生代中、晚期，北山北带转化为活动大陆边缘，形成明水——小黄山俯冲带、公婆泉岛弧、红柳河——牛圈子弧后盆地。华力西晚期进入板内阶段，北山南缘复又出现裂陷槽。阿拉善南缘褶皱带为华北地台的西南缘大陆边缘。祁连山褶皱带由北祁连早古生代洋壳及增生楔、中祁连隆起、南祁连弧后洋盆组成完整的沟弧盆体系。北祁连洋区历经三次俯冲，最终沿北祁连北缘断裂与阿拉善南缘对接。项目区受到几大板块的影响，地质条件比较复杂。本项目所处的马鬃山山地位于天山造山带的东段，系天山余脉，北濒蒙古南戈壁省的阿尔泰山脉，南临我国甘青两省交界的祁连山系，为南北两大隆起之间的大型凹陷带中的次级隆起，山脉主峰海拔2583m。在次一级构造中属阿拉善－北山（马鬃山、合黎山、龙首山等）地台的西缘，褶皱断裂发育，多为华力西期，总体走向近东西向。测区褶皱有红石山——双沟山复向斜、狼娃山——白山复背斜、查干春子井——明水复向斜。断裂构造以逆断层为主，主要有红石山——骆驼峰断裂带（主要由逆断层组成，断层面多倾向南，断层两侧不协调。于断裂带南侧发育大量的规模较小的平推断层及北东走向的羽状裂隙）、清水泉——明水北断裂带（多为断层面倾向南的逆断层。断裂带包括一系列近东西走向的断层，并向东散开，向西收敛成两条主要的大断裂，呈帚状）。因项目区内地形开阔，地势较平坦，拟建大型构造物少，所以沿线褶皱和断裂对工程的影响较小。（2）地层岩性测区地层分区属天山—北山区的北山分区红柳园小区。出露的地层从老到新主要有：古生界的奥陶系—志留系（O—S）；下石炭统（C1）；中生界的下、中侏罗统（J1-2）和上侏罗统—下白垩统（J3—K1）；新生界第四系（Q）；此外该区分布有华力西期侵入的岩浆岩。奥陶系—志留系（O—S）主要分布在路线终点树窝井以东K63～K80区域，为一套变质岩，由蓝灰色结晶片岩、片麻岩、石英岩、大理岩、硅质角岩组成。片岩、片麻岩干燥时质地坚硬，S215线嘉峪关至黑鹰山战备公路(树窝井至南泉段)工可研【第5章】建设方案5—4遇潮后变软易风化；石英岩、大理岩等颗粒粗大，受后期构造运动影响较为破碎，可作为筑路材料。上述岩层倾向西南210°-230°，倾角介于56°-60°之间，与上侏罗统——下白垩统为角度不整合接触。下石炭统（C1）分布在路线K117～K119区间，为海相沉积，主要是质地坚硬，块状度较好的石灰岩，可作为优良的筑路材料。岩层倾向西北318°，倾角59°，向南与侏罗统——下白垩统为角度不整合接触；往北与下、中侏罗统为断层接触。下、中侏罗统（J1-2）主要分布在路线K121～K130区间，为陆相沉积，由紫红色砾岩、泥岩，硅铁质砂岩、粉沙岩，黄色页岩等组成。其中硅铁质砂岩质地坚硬，可作为筑路材料。上述岩层倾向西南200°-333°，倾角介于7-50之间，与下石炭统（C1）为断层接触。上侏罗统——下白垩统（J3—K1）主要分布在路线K84～K117区间，为陆相碎屑岩沉积，由紫红色砾岩、砂岩、粉沙岩、泥岩等组成。由于受后期运动干扰较小，岩层近水平分布。其中砾岩、砂岩质地较为疏松，风化后成为该区沙砾质戈壁的主要材料。第四系（Q）测区内可见晚更新统洪积物（Q3p1）、中更新统湖积物（Q21）及全新统湖积物（Q41）晚更新统洪积物（Q3p1）主要分布在路线起点至中部区间；为剥蚀山地洪积物，在强劲的风力作用下，细小颗粒被吹走，仅留由砾石、粗砂，厚度较小，磨圆度较差，由于大多数砾石表面析出的铁锰氧化物被风力打磨抛光后呈现出黑色，故形成所谓的“黑戈壁”。上述砂砾石均可形采作为筑路材料。中更新统湖积物（Q21）及全新统湖积物（Q41）主要分布在路线K63～K117区间内的部分低洼地带，以细纱、粉沙、粘土为主，在风力作用下在上述局部地段可见沙丘、风蚀雅丹、龟裂等地貌。（3）地震根据甘肃省地震区划图，本项目区域属青藏北部地震区祁连山地震带北祁连山地震亚带，根据《中国地震动数区划图》（GB18306-2001）确定本项目地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.45。该地区历史上很少受地震影响，由于地处荒漠，人烟稀少，道路采取简易设防即可。S215线嘉峪关至黑鹰山战备公路(树窝井至南泉段)工可研【第5章】建设方案5—54．水文地质特征项目经过区域内无河流，全部降水形成洪流入渗补给地下水，区内地下水并不发育，第四系孔隙水主要分布于低洼地带，以基岩裂隙水及大气降水补给为主，浅层地下水矿化度高，水质差，深层地下水水质较好；基岩裂隙水均分布在山区，由于降水量小，补给来源不足，一般水量很小，仅在坡脚一带以泉水形式出露，但水质差，不能用作生活及工程用水。干旱少雨、大风及沙尘暴将给施工带来一定的困难，特别是路基施工中，如何采取有效措施，减小填筑土中水分蒸发，保证其最佳含水量，将成为保证工程质量、降低工程造价的关键。测区内深层地下水经勘测提取后可作为项目运营期间管理人员的生活用水，但因短期内大量抽取不利环保，所以考虑项目建设用水建议从嘉峪关大草滩水库远运。嘉峪关大草滩水库位于黑山南麓，库容为6400万立方米，经调查，地方政府同意工程取水，水量能够满足工程建设需要。5．气候该区位于中国内陆干旱气候区，属温带荒漠气候。气候特点是降水量极少，蒸发量大，气候干燥。冬春季多大风，入夏较迟，夏季炎热，光照充足。年平均降水量仅有76mm，年平均蒸发量高达3300mm；年平均气温为3.9℃—9.3℃，1月平均气温-17.5℃，7月平均气温12.1℃，极端气温最高35.4℃，极端最低气温-37.1℃；冰冻期为11月～次年4月，测区最大冻土深度1.32ｍ。大风与沙尘暴日数较多，全年大于八级大风日数有六十多天，沙尘暴日数有三十天。沙尘暴出现时，黄沙滚滚，混天暗日，强风将地面大量尘沙吹起，使空气很混浊，水平能见度小于1km（强沙尘暴时水平能见度小于500m），沙尘暴是是冬春季在沙漠地区和长期缺雨的马鬃山地区比较常见的现象。主导风向为西北—东南风向。干旱少雨、大风及沙尘暴将给施工带来一定的困难，特别是路基施工中，如何采取有效措施，减小填筑土中水分蒸发，保证其最佳含水量，将成为保证工程质量、降低工程造价的关键。6土壤、植被(1)土壤本地区土壤成土母质主要是河流冲积灌溉淤积和冲淤物，土壤类型主要为灌淤土和S215线嘉峪关至黑鹰山战备公路(树窝井至南泉段)工可研【第5章】建设方案5—6灰棕漠土类。灌淤土：在全线均有广泛分布，人类生产活动及长期引水灌溉是灌淤土的主要成土过程，一般厚度50～150cm，土体深厚，肥力水平较高。包括典型灌淤土和薄层盐化灌淤土。灰棕漠土类：除农田、湖滩以外，均属灰棕漠土类。植被稀疏，风蚀强烈，地下水位在30m以下。土壤水分无休止的蒸发，土表裸露，细土被蚀去，残留砂淤，形成砾幂，有灰黑色漠境漆皮，以粗骨性为主，细土物质甚缺。土壤表层为发育较好的蜂窝状结皮，呈灰棕色，厚约4～5cm。其下为棕或灰棕色紧实层，质地为沙壤砾质土、弱片况或块状结构。一般在5～25cm深处，出现有白色或肉红色粒状石膏结晶体，多夹于砂砾层中。养分含量很低，有机质为0.42～0.60%，全氮0.16～0.20%，全磷0.024～0.093%，速效磷3～5.4PPm，速效钾83～201PPm，利用价值甚微。(2)植被本区域由于缺水少土，植物生存困难，大部分地方几乎寸草不生，自然景观十分荒凉，只有局部地段生长着稀疏的耐旱植物，草质粗硬，品种单调。洪积荒滩分布有红砂、狭长锦鸡植被群落，覆盖度30%；古河床一带为细叶亚菊和狭叶锦鸡儿植被群落，覆盖度50%；沿线大部区域为戈壁，生长着红砂和白刺植被群落，覆盖率10%左右。主要伴生植物有：珍珠、红砂、合头草、野葱、白刺、霸王、黄花补血草、中麻黄、梭梭、盐爪爪、勃氏麻黄、无叶假木贼及针茅类。7．不良地质与特殊岩土沿线未见不良地质情况，特殊性岩土主要为盐渍土。盐渍土由于测区内降水稀少，蒸发量大，地势低洼的部分路段雨后积水，蒸发后留下盐份，导致地表盐渍化现象较多，一般呈白色，松胀层厚10～30cm，盐壳一般厚1～3cm，局部可达10cm，盐渍土类型为氯盐及硫酸盐盐渍土，为中至强盐渍土。盐渍土路段逢冬季水分向上聚结冻胀，使路基隆起，春夏季路基下沉，每年10月上旬开始至次年元月膨胀最大，3月下旬回落。造成路基冻胀、下沉、路肩及边坡松胀开裂等不良工程地质病害。路基工程尽量以路堤形式通过盐渍土路段，其填土高度以大于2m为妥；清除地表S215线嘉峪关至黑鹰山战备公路(树窝井至南泉段)工可研【第5章】建设方案5—7盐壳，利用砂砾或挖方碎石设隔断层，用于阻断水分的上升和盐分的聚集；严禁用盐渍土填筑路基；桥涵及路基构造物须选用合格的石料及抗腐蚀性水泥。8．沿线工程地质条件评价纵观全线，地形以戈壁、残丘及中低山为主，较平坦开阔，地形条件十分有利。项目沿线基岩出露较多，火成岩丰富，但岩石风化严重，大部分路段地表以砂砾土为主，山坡多为基岩，沿线地层力学强度高，具高承载力和低压缩性。总体而言，本项目工程地质条件较好。沿线处于干旱区，年降水稀少