1、境内沟壑纵横，梁峁起伏，川梁相间，并由西北向东南呈条带分布。根据地貌特征可将项目区划分为东部石质山地，中部黄土丘陵间夹宽川和断陷盆地三个地貌区域。1、东部石质山地 分布在本项目东部，为祁连山北支东段向东南延伸的弧形带，即白银市白银区尾芨沟至皋兰县黑石川乡车路口一带。总体呈西北向东南走向，并向东北突出的弧形山地。这是皋兰县地势最高的地区，海拔17901985m之间，山地由前寒武系皋兰群基岩构成。山势陡峭，坡陡，山间发育有树枝状沟谷。2、中部黄土丘陵分布在本项目中部，在皋兰县黑石川乡东口至皋兰县西岔乡山字墩之间。是由一些西北东南走向、近东西相间排列的黄土丘陵与宽谷组成。海拔高度在18201980m
2、之间。黄土丘陵是在古坳陷盆地基础上发育起来的，故现代地形受下伏基岩地形的控制，形成黄土地形，后来又主要在流水作用下，发育成现代沟谷、丘陵地。土观念均为黄土覆盖，厚度20-50m，丘陵顶部浑圆，山坡坡度在20-30度之间。黄土梁峁丘陵间的宽谷，是在老沟谷的基础上，经冲积、洪积和风积黄土的堆积形成了比较宽阔的平坦谷地。皋兰县将黄土丘陵地之间的宽谷称为川，即黑石川和西岔川，其长度有40-60公里，宽400-600m，川地开阔平坦，纵坡小于1，黄土层深厚，且少冲沟发育，川地两侧有多伸向黄土丘陵的支沟，长数百米至数公里，宽30-200m。3、断陷盆地白银盆地：位于路线起点，是一个古老的断陷盆地，属陇西盆
3、地的组成部分。经长期的地质变迁，形态已不十分明显，范围较小，地势也有起伏，但与周围地形相比，较为平坦，相对高差一般为5-15m，地表覆盖层为黄土壮土、砂和角砾，厚约2-15m。秦王川盆地：位于路线终点所在地，盆地南北长36公里，东西宽约16公里，海拔高程为1900-2250m。公路位置接近盆地的南侧边缘。盆地内地势平坦，起伏不大。被西北向低矮山梁分成南北条带，相对高差20-50m，盆地东西两侧地势低洼，西面为近代流水的沟槽。该盆地为山前洪积倾斜平原，其基底为古生代地层，在燕山运动中发生了断陷，其上沉积了白垩纪河口群和第三系红色砂岩层。地表为黄土壮土，厚3-5m，下部为以砂、角砾为主的冲洪积层。
4、三、地质构造本项目处于祁、吕、贺山字型构造体系的阿宁盾地部位，又处于陇西旋卷构造体系的第三褶带马雅雪山魏家大山褶皱带之上。本区经历多次复杂的构造变动，而且是以各种扭动构造为主要构造形式。现在将与本项目有关构造体系分述如下：1、皋兰旋卷构造体系：该构造发育于本项目东部石质山地。（1）、主要弧形褶皱展布范围及形态特征：猩猩湾背斜：位于皋兰县猩猩湾车路沟一带，该部由前寒武系柘榴确闪石、黑云母片岩组成，背斜轴长30余公里，轴线略显弧形；两端走向130度，向东逐渐顺时针偏转而成160度，东北翼陡西南翼缓，呈较禁闭的不对称型。该背斜轴向有西北方向缓角倾伏之势。（2）、主要断裂规模及其特征：猩猩湾断层破碎带
5、：位于皋兰县黑石川乡东路口一带，即白井沟附近。为一规模较大的断层破碎带。破碎带走向320度，宽几十米至数百米，断层迹象时断时续，断层面倾角一般较陡，有时直立，顺破碎带有很多花岗岩脉、石英脉、方角石脉穿入。在该断层破碎带上清楚见有断层2-3条，附近岩石强烈破碎而成破碎岩石。该破碎带规模大，断层两壁粗糙，断层破碎带呈角砾状，断层两边岩石发生过相对位移，表现了该断层具张扭擦痕和冲断面，具压扭性性质，拟建路线与该断层呈大角度斜交，路基以路堤通过。（3）、白杨树沟上河坪断层：这是一条规模很大的弧形断裂，全长80公里，西北端走向130度，向南逐渐转为200度，断面层倾角70度-80度，倾向西断层面呈弧形的
6、舒缓波状。断层带上具糜棱岩，千枚岩，并见到较多断层擦痕。从断层两侧地层相对错动情况分析：这条断层是压性兼扭性的。对黄沙沟枢纽立交桥桥基有所影响，应加强工程地质勘察工作。2、陇西旋卷构造体系：（1）、褶曲：上孤山狼拉牌向斜：由白垩系红层组成，轴长8公里，两翼不对称，属平缓开阔的水平不对称型。狄家台强湾向斜：轴长约20公里，轴向由120度向南偏转而成190度，属开阔水平对称型向斜。上述褶皱轴的展布，虽然受了皋兰旋卷构造体系的牵制作用，总的展布特点仍为西北向收敛，向东南方向散开。（2）、断裂 双崖子上西沟断层：断层长17公里，走向115度。具断层坎，断层面陡立，倾角80度左右，倾向东北。断层破碎带宽
7、5-10m该断层和白杨坪至上河坪断层复活后形成地垒式断裂。使得上下孤山呈断续孤山形式高高矗立于白垩系红盆地之中。孤山断层：断于上下孤山之间走向80度。将上下孤山顺时针平错约150m，断层线约5公里，断层倾角近乎直立。3、地层岩性拟建项目沿线出露和主要地层有前寒武系，白垩系、第三系、第四系。其分布及岩性特征如下：（1）、前寒武系皋兰群：主要分布于白银区尾芨沟石峡子至皋兰县黑石川车路口一带，本群落一套泥、钙、硅碎屑建造地层。岩石经受了区域变质作用，由于什川岩体侵入的影响而又叠加了热力变质并形成热力变质带，即中级柘榴石、黑云母带和低级绢云母、绿泥石带。按岩组对其岩性特征、岩相建造及变化分述如下：第一
8、组 分布于皋兰县黑石川乡小白瓜子沟和皋兰县黑石川乡车路口，岩性主要为角闪石英片岩、角闪黑云片岩、黑云角闪片岩、角闪方解片岩石英岩。第二组 分布于白银区阴岔北至皋兰县黑石乡小白瓜子沟一带，岩性主要为黑云石英片岩、黑云方解片岩、方解片岩、黑云片岩夹薄层石英岩。第三组 分布于石峡子沟沟谷至白银区阴岔北一带，岩性主要为绢云方解片岩、方解石英片岩薄层石英岩、偶夹变质砂岩、石英角斑凝灰岩。（2）、白垩系河口群：主要分布于白银市白银区黄沙沟沟口至尾芨子沟石峡子和皋兰县黑石川乡车路口至黑石川一带。地层岩性为一套湖相砂岩、粘土层、砾岩-组成。出露地层为第一组，岩性为紫红色砂质泥岩夹薄层砂岩，上部褐红色、浅灰色含
9、铁石英粗砂岩夹粘土岩及砂砾岩夹杂色页岩及粉砂岩条带。与上下地层间均为不整合关系。（3）、上更新统：位于皋兰县黑石川车路口至皋兰县西岔乡山字墩村一带，黄土丘陵地、宽川均有分布。更新世晚期有风积黄土和冲积黄土状土两类。风积黄土在沿线广泛分布，为灰黄浅褐色的疏松黄土，不显层理，多孔隙，产化石，富含钙质，且柱状节理，厚约5-30m。一般顺古地形山坡覆盖，形成较平缓的黄土丘陵地貌景观。主要分布在车路口以西。黄土状土分布在河谷附近两侧、级阶地上，地层岩性为深灰黄色的含亚粘土的黄土状土，夹粉砂质粘土及细砂条带，层理明显，含小砾石。厚约20-30m。（4）、全新统：构成级阶地堆积物以及河谷、平川中的冲、洪积层
10、。河谷中分布最广，下部多为河床相砾卵石层，上部为亚粘土、亚粘土为主。山间低地部分有类黄色黄土和砂砾组成的松散堆积物。4、水文地质条件本项目地处陇西黄土高原，降水稀少，又无地面水补给。地下水埋藏深、贮量少、水质差，利用价值不大。区内地下水按其埋藏条件主要有沟谷潜水、盆地潜水、基岩裂隙水等三种类型。（1）、沟谷潜水：在皋兰县黑石川乡东路口至西岔乡山字墩村一带黄土丘陵沟谷区，地面坡度大，降雨后水流很快顺地表流走，很少补给地下水。因此广大黄土丘陵区，救命水的贮量少、水质差，只有黑石川、西岔川汇集了周围沟岔地下水流及农田灌溉下渗的水流，形成了地下水分布较多的地区。但是这些地区地下水埋藏深达30m至40m
11、，含水层只有1-2m，加上补给量少，所以地下水贮量少，矿化度仍然比较高。（2）、盆地潜水：是指秦王川盆地潜水，潜水赋存在盆地东区两侧古河道第四系砂砾层之中，主要由黑马圈河，四眼井沙沟的沟谷潜流和降水补给。潜水埋深一般小于50m，含水层不超过10m，单井出水量100-500立方米/日，矿化度1-3克/升。基岩裂隙水：东部石质山地，由于风化和构造作用在岩石中形成许多裂隙，后来接受大气降水的补给形成基岩裂隙水，裂隙水沿裂隙向沟谷中流动补给沟谷第四系冲积层中的潜水，个别地形条件有利时，也以泉的形式溢出地表，水量较少。5、地震根据1/400万中国地震动峰值加速度区划图（GB18306-2001）结合现场
12、调查，路线全线地震动峰值加速度。根据1/400万中国地震动反应谱区划图（GB18306-2001）全线地震动反应谱特征周期均为s。6、气象 本项目所在地位于大陆腹地，属甘肃中部干旱区，大陆性气候显著，虽四季分明，雨热同季，但冬季寒冷较长，夏季炎热很短。总的气候特征是降水稀少、气候干燥、风沙多、蒸发量大。按公路自然区划，本地区为3甘东黄土地区。 据白银市白银区、皋兰县黑石川，永登县中川气象站资料统计，历年平均气温7.9，一月多年平均气温，七月多年平均气温。极端最高气温37，极端最低气温，气温年最大日较差。年降雨量稀少，且时空分布不均，多年平均降雨量在204.3，其中 75%集中在6-9四个月，年
13、蒸发量在2004.1-2060mm,为降雨量的九倍左右；风沙较大，风季为3-5月，全年主导风向以东北风为主，年平均风速为1.7/秒，历年最大冻结深度146厘米，历年平均冻结日期11月21日，历年平均解冻日期为3月10日。本项目公路在自然区划中的3区，即黄土高原干湿过渡区：甘东黄土地区。7、水文 本项目在白银区境内有来自北部山地的东大沟，金沟和西大沟三条季节性冲沟，洪水主要发生在夏季，洪峰流量不大，行洪时间短，三条冲沟南下后分别在四龙和水川注入黄河。 在皋兰县跨越蔡家河上游龚巴川河和黑石川河，两条支流为常年行的干涸河沟，只有发暴雨时，才有水流通过。龚巴川河和黑石川河至县城（石洞寺）汇合成为常水河
14、流，至东公里，年径流量3。在永登县内，李麻沙沟上游与天祝藏族自治县的毛毛山南麓的四泉沙沟，正路沙沟及秦王川河相接。西槽以下才进入谷地，树屏以下才有冲沟发育，成为季节性河流。甘家滩以下入皋兰县，再南经兰州市安宁区沙井驿注入黄河。李麻沙沟流域长104公里，构长，流域面积995.5平方公里，年径流量354.8万立方米，水质差，矿化度高，为间歇性河沟。8、特殊性岩土。本项目特殊性岩土有黄土和盐渍土：（1）黄土：黄土的湿陷性：根据中国湿陷性黄土工程地质分区以及国标湿陷性黄土地区建筑规范（GBJ25-90）中的分区划分，拟建公路地段陇西黄土高原区黄土湿陷大，区内自重湿陷性黄土分布广泛。地基湿陷性多为级，湿
15、陷敏感性强，对各类工程建设的危害性大。沿线大部分路段处于强湿陷性黄土地区，应严格按湿陷性黄土地区的有关规范，采取相应的处置措施，并做好路基及各种构造物的防排水设计。黄土陷穴：主要分布在沿线黄土小冲沟沟头边缘，由于地表径流沿沟头汇集，加之黄土较为松散，垂直节理较发育，水沿节理下渗、潜蚀，在新黄土中形成陷穴。（2）：盐渍土：主要分布在车路口以西的红柳川，由于地下水埋藏较浅，在干旱季节，气温升高，蒸发量大，矿化度高的地下水由于毛细管作用携带易溶盐从地下上升，水分蒸发后，盐分从溶液中析出，在地表集聚形成盐渍土，且有较强的盐胀作用。9、不良地质 沿线的不良地质现象主要有崩塌。崩塌主要分布于线路经过处的黄
16、沙沟中段和楼房沟段，地形为高峻陡峭的斜坡，为深路堑路段。高边坡由白垩系河口群地层组成。岩性为桔红色砂岩、砖红色粘土岩夹青灰色粉砂岩条带，由于粉砂岩、粘土岩易风化，高边坡会造成凹形阶梯状结构面，使砂岩突出，呈凹形的坡面易产生崩塌。筑路材料及运输条件一、筑路材料1、块片石、碎石块片石、碎石均产自于皋兰县黑石川乡，岩性主要为加里东中期的花岗岩，颜色为灰白、灰色，质量优良，其强度较能满足石料的要求，可加工成碎石、块石、片石用于各类工程。2、砂、砂砾、砾石砂料均产自冲洪积层，岩性为紫红色、灰绿色砂砾岩、砾岩和粗砂岩的碎屑组成，工程用中粗砂需经淘洗后方可使用，质量良好。砂砾石产自庄浪河于黄河的河滩的砂砾层
17、中，主要以花岗岩、片麻岩、石英岩为主，成品率较高，需人工筛洗后方能使用。3、沥青石油沥青可用国产重交沥青90号甲，从克拉玛依炼油厂购置。使用前需抽样检查，须满足高速公路路面施工要求。4、路基填料 路基填料以新黄土和亚粘土为主，局部土石混填为主。由于挖方大于填方，故对弃方做好环保绿化工作。5、工程用电、工程用水 路线沿线属干旱区，水资源贫乏，居民生产和生活用水全部源于引黄灌渠，只能从白银市的城市用水和水库拉水。工程用电可利用沿线电网。6、水泥建议采用质量稳定永登水泥厂的优质旋窑水泥。7、石灰 从白银市白银区王岘乡和皋兰县水阜乡石灰厂购置。8、其它建材钢材、木材等外来材料可在就近市县购买，均能满足
18、工程需要。二、运输条件路线附近筑路材料砂、砂砾、砾石、水料匮乏，产地集中，运距远。块石、片石、碎石、石灰在路线附近有产出，质量优良。沿线运输条件较为方便，汽车拖拉机均有路可通。路基工程一、路基横断面布置路基总宽度为，其横断面组成为，行车道宽223.75m，中间带宽度（含中央分隔带宽度和两侧路缘带各），硬路肩宽2（含路缘带），土路肩宽2。二、路基边坡 1、 路堤边坡 路堤边坡应根据填料性质、气候条件、工程地质、水文情况，及边坡高度合理确定。当采用黄土填筑路基时，路基边缘以下，以上边坡坡率采用1：1.75。为了保护路堤坡脚的稳定，在路堤坡脚处设宽的护坡道，外侧设置纵向排水沟。2、路堑边坡 挖方路堑
19、边坡应根据岩土体工程地质特性和边坡高度，路堑边坡形式采用阶梯式（小平台式），阶梯高度可选定为8。土质路堑边坡坡脚碎落台宽，边坡平台宽，各级坡率取值为：第一、二级均采用1：0.75，第三个以上均采用1：1;软石边坡坡脚碎落台宽，边坡平台宽，路堑边坡各级破率取值为：内采用1：0.5，至高度采用1：0.75；硬石边坡内采用1：0.3，至高度采用1：0.5，硬石路堑无坡脚碎落台及边坡平台。三、路基防护1、植物防护对高速公路的路基，在适宜于植物生长的土质边坡上，应优先采用种草、铺草皮、植树等植物防护措施。2、护面墙对于路堑，第一级坡面采用实体式浆砌片护面墙保护，部分挖方路段岩风化严重，为防止岩石进一步风
20、化，剥落或水蚀崩塌，应分别采用实体或孔窗式两种类型的护面墙予以保护。当坡高度大于8m时，按8m一级分级设置。3、护坡及挡墙拟建项目部分路段位于沟谷地带，临沟一侧路基根据洪水位和冲刷情况设置防护工程，一般路段采用浆砌片石护坡防护或挡墙。4、重力式挡土墙为了与路线所经地形、地物配合，解决少占农田、少拆迁建筑物，或为了抵御水流冲刷，保持路基的稳定，根据需要设置挡土墙。5、土路肩加固 对填方路基的土路肩与路堤边坡的结合部分，采用现浇混凝土或混凝土预制块予以加固；挖方路段的土路肩与边沟一起加固处理。四、路基压实根据交通部部颁标准公路工程技术标准（JTG B012003）中的要求，路堤路槽底面以下080c
21、m范围内的压实度应96%，80150cm范围内的压实度应94%，150cm以下的压实度应93%；零填及路堑路床（030cm）的压实度应96%。五、路基填料拟建项目的路基填料以沿线黄土为主。因此，路基填料除尽量利用挖余土方外，其余可设置集中取土场解决。路面工程一、路面类型目前我省公路采用的路面类型主要为沥青混凝土柔性路面，少部分为水泥混凝土刚性路面。对于这两种路面类型，就其行车性能、施工和材料供应等几方面而言各具优缺点，考虑到沥青混凝土路面具有一次性投资较小、当地施工经验丰富及后期的养护维修较方便等优点，本项目除收费站广场和隧道内采用水泥混凝土路面外，其余均采用沥青混凝土路面。二、路面的结构组合
22、及结构层厚度的拟定根据交通量和公路等级对路面强度的要求，并考虑路面面层坚实、耐磨和抗滑的功能要求，结合沿线气候、水文、地质和材料供应情况拟定路面结构组合方案。面层采用三层式结构，即：中立式沥青混凝土抗滑层、中粒式沥青混凝土和粗粒式沥青混凝土；基层采用水泥稳定砂砾；底基层采用水泥石灰砂砾土路面各结构层的厚度拟定如下：1、主线及硬路肩路面结构上面层 中立式沥青混凝土抗滑层 厚4cm中面层 中立式沥青混凝土 厚5cm下面层 粗粒式沥青混凝土 厚6cm 基层 水泥稳定砂砾 厚32cm底基层 水泥石灰砂砾土 厚20cm垫层 天然砂砾 厚15cm路面总厚度 厚82cm2、立交匝道路面结构3、收费站广场路面
23、结构面层 水泥混凝土 厚25cm垫层 天然砂砾 厚20cm排水工程一、路基排水为了保证路基稳定、防止冲刷和水毁，路基防排水应结合地形、地质及桥涵位置因地制宜采取综合排水措施，将水引出路基范围，排入天然河沟，从而构成有效的排水系统。地势低洼处或干旱缺水路段可结合路基排水修蓄水池，将积水用于绿化。针对黄土土质疏松易受冲刷的特性，对边沟、排水沟、截水沟等排水设施均采用混凝土预制块加固。急流槽的设置结合地形、地质情况，一直延伸到无冲刷处，在急流槽的尽头均设消力池。二、路面排水填方无超高路段：当路基高度小于时，路面水以横向漫流形式向路堤坡面分散排放；当路基高度大于时，应在路肩外侧边缘处设拦水带，将路面水
24、汇集在拦水带同路肩铺面组成的浅三角形过水断面内，然后通过30m50m间距设置泄水口和急流槽集中排放到路基两侧的排水沟内。填方超高路段：在中央分隔带上设置纵向排水沟（管），并隔一定距离设置集水井，集水井与超高内侧的边坡急流槽在同一横断面上对应设置，集水井与边坡急流槽间设横向排水管，超高一侧的路面水流汇集于集水井后通过横向排水管与边坡急流槽排入排水沟。挖方路段：无超高路段利用2%的路面横坡将路面水散排至路基两侧边沟；有超高路段在中央分隔带下设排水管隔一定设置集水井与横向排水管连通，排至相应低侧边沟上设置的集水井，后顺边沟排出。桥梁、涵洞一、设计标准1、荷载等级：公路级。2、桥面净宽：（净10.75
25、m+20.5m防撞护栏），涵洞与路基同宽。3、设计洪水频率：大中桥、小桥涵均为100年一遇。4、。公路工程构造物均采取抗震设防措施。二、桥梁孔跨及上部结构的选择为了节省投资和装配化、标准化施工，进而便于工程质量的控制和加快施工进度，一般采用预制空心板梁、箱梁。为了便于施工，降低施工费用，桥梁布置尽量减少上部结构的类型，除特殊工点外，拟采用13m、20m、30m三种梁跨。选择梁跨主要依据天然沟谷宽度，结合线位高度而定。宽度和桥高均不大的冲沟采用13m、20m后张预应力混凝土空心板梁；路线跨越较深的冲沟时采用30m箱梁。互通式立交桥：匝道桥一般采用预应力混凝土连续空心板，钢筋混凝土箱形连续梁桥或预
26、应力混凝土箱形连续梁桥。分离式立交桥：根据被交叉道路等级要求，采用等跨简支梁或连续梁结构形式。人行或机耕天桥：一般采用预应力混凝土空心板或预应力混凝土箱形梁桥，地质条件好，处于挖方地段，地形条件适合可采用钢筋混凝土刚架拱桥。三、桥涵下部的选择桥墩一般采用柱式墩，桥孔较高时采用薄壁式桥墩，桥台视具体情况采用U台、肋板式台或桩柱式台。根据沿线地层地质条件，墩台优先采用钻孔桩基础。地质较好时，采用明挖扩大基础。涵洞基础类型根据上部构造的要求和地基情况不同，选用分离式或整体式。四、涵洞布置水流量和填土不大的冲沟均设排洪涵洞，为了完善排水系统，保证路基上游的积水通过路基，并设置必要的涵洞排除地表水。涵洞
27、布设还应考虑淤积、泥流等情况，不宜过多压缩孔径，上下游附属导流设施应遵循远接远送原则，以利水流通畅。跨越河流沟渠时，桥涵孔径应按水文地质条件确定，并规范要求，详细做好水文地质勘测工作。为了适应基础沉降的要求，涵洞以采用盖板涵为主，配合以圆管涵或拱涵.涵洞基础底宜采用水泥稳定砂砾换填处理。涵洞优先采用对变形适应较好的钢筋混凝土盖板涵，孔径采用、五种填土较高时采用混凝土预制块拱涵。五、沿线桥涵的设计情况及桥梁结构类型本项目拟定方案共设大中桥7341m/29座，中桥1080m/16座，小桥324m/14座，涵洞120道。互通式立交4处，分离式立交16处，天桥5处，通道涵38道、通道桥15座。1、大桥
28、 路线沿线所跨的河沟，根据流量大小、地形特点、线位高度设置了几种不同形式的大桥，分述如下：a、标准跨径为30m的预应力混凝土箱梁，先简支后连续。b、标准跨径为20m的预应力混凝土连续空心板，桥面连续。 此类大桥下部结构桥墩采用圆形、矩形双柱式墩，或薄壁式桥墩，桥墩基础为钻孔灌注桩基础，桥台为肋式桥台、双柱式或重力式U形桥台，桥台基础为钻孔灌注桩基础或扩大基础。 采用以上两种桥型方案主要是因为路线线位与河沟纵断面的高差相对较小，上、下部结构造型轻盈、结构明快，施工比较简便，同时省内有比较成熟的施工经验，尤其是上部结构可以成批量集中预制，节省了工程投资，节约了施工工期。这种桥梁在运营期大大降低了养护、维修费用。2、中小桥梁 路线经过地区沟壑较多，一般情况下
