黃土高原山區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害綜合治理探討
——以陜西北部山區(qū)公路為例

李文江

（延安市吳起縣農(nóng)村公路管理站, 陜西 延安 717600）

黃土高原山區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害綜合治理探討
——以陜西北部山區(qū)公路為例

李文江

（延安市吳起縣農(nóng)村公路管理站, 陜西 延安 717600）

黃土高原西北部多砂黃土帶,該地區(qū)公路邊坡滑塌、路堤裂陷、沖蝕等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)。這與黃土土質(zhì)結(jié)構(gòu)及力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。本文總結(jié)陜西北部交通道路——吳（起）華（池）公路的部分路段左側(cè)高陡邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理案例，分析黃土公路地質(zhì)災(zāi)害防治途徑，以期對(duì)該區(qū)域的公路建設(shè)起到指導(dǎo)作用,并對(duì)交通工程、油氣管道工程，乃至黃土高原山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理起到借鑒意義。

山區(qū)公路；高陡邊坡；地質(zhì)災(zāi)害；綜合治理

黃土高原山嶺溝壑區(qū)農(nóng)村公路等級(jí)低，受自然條件限制，公路經(jīng)過路段多為地形復(fù)雜、地勢(shì)險(xiǎn)峻、地質(zhì)多變。公路建設(shè)必須對(duì)原有地貌進(jìn)行破壞，大面積挖方、填方、高擋墻路段經(jīng)常出現(xiàn)，從而就形成了高陡邊坡的滑坡、崩塌、地面裂縫、泥石流等自然災(zāi)害。如何確保公路路基及邊坡穩(wěn)定性，保證公路安全暢通，是公路地質(zhì)災(zāi)害綜合防治的一項(xiàng)重要課題。

一、陜西北部山區(qū)公路工程及其自然條件

位于陜西北部山區(qū)的吳華二級(jí)公路（山嶺重丘區(qū)）是黃土高原山區(qū)低等級(jí)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的公路典型案例。吳華二級(jí)公路是陜西吳起與華池兩縣的主要交通要道，1976年修筑，2004年改造建設(shè)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)路基寬度8．5米，設(shè)計(jì)時(shí)速40km/h。該公路的災(zāi)害路段位于陜西省吳起縣吳起鎮(zhèn)境內(nèi)，屬于坡道石質(zhì)路塹段，左側(cè)邊坡高75米（其中巖石層高度20～40米）；右邊路基下坡臨河高35米，由砂巖、頁巖互層及巖土碎石堆積而成。

1.公路區(qū)域地貌與地質(zhì)條件

該區(qū)域地貌特征屬黃土高原梁狀丘陵溝壑區(qū)，山勢(shì)陡峭，路基右側(cè)毗鄰洛河，風(fēng)化土層厚，侵蝕、剝蝕作用強(qiáng)烈，自然邊坡不穩(wěn)定，坡度在50～60°。路基上側(cè)邊坡，石質(zhì)路塹，開挖邊坡比較陡，一般坡比為1∶0．2，個(gè)別段為矗立，高度在20～40米。吳華公路初建于70年代末期，地方財(cái)力匱乏，邊坡開挖不到位。2004年改造建設(shè)只對(duì)路面做了鋪筑，邊坡長期處于不穩(wěn)定狀態(tài)，屬于四類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，對(duì)公路邊坡穩(wěn)定具有一定影響。

該路段地層巖性上部為馬蘭黃土，下部為砂巖、頁巖互層。馬蘭黃土孔隙發(fā)育，濕陷性較大。自重濕陷性黃土，垂直節(jié)理發(fā)育，坡體表面多水蝕裂隙。下部砂巖、頁巖互層，為薄層狀，表層風(fēng)化強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，主要為垂直節(jié)理發(fā)育。巖體成碎塊狀，穩(wěn)定性差。地層巖石多切割為塊狀結(jié)構(gòu)，軟弱巖石多切割為碎裂塊狀結(jié)構(gòu)，在風(fēng)化、人為活動(dòng)影響下對(duì)邊坡穩(wěn)定性極為不利。

2.公路區(qū)域氣候與水文條件

該區(qū)域?qū)侔敫珊禍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，春季干旱多風(fēng)，夏季旱澇相間，秋季溫涼濕潤，冬季寒冷干燥，年平均氣溫7．8℃（極端最高氣溫37．1℃，極端最低氣溫-25．1℃）。年平均降雨量483．4毫米，年內(nèi)降水季節(jié)差異較大，6～8月份為集中降雨期，約占全年降水的65～70%。集中降雨季節(jié)容易造成公路水毀嚴(yán)重，各類地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，如滑坡、崩塌、泥石流等。

該路段地下水豐富，主要為松散巖類孔隙水和基巖孔隙裂隙水。松散巖層孔隙水分布廣泛，地下水位與水量隨季節(jié)變化較大，特別是破殘積土層地下水對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響很大。地下水作用很復(fù)雜，主要表現(xiàn)在：會(huì)使巖石軟化或溶蝕，促使上覆巖體下滑或崩倒；產(chǎn)生靜水壓力或動(dòng)水壓力，促使巖體下滑或崩塌；增加巖體重量，可使下滑力增大；在寒冷地區(qū)，滲入裂隙中的水結(jié)成冰，體積增大，產(chǎn)生膨脹力，促使巖體破壞傾倒；產(chǎn)生浮托力，使巖體有效重量減輕，穩(wěn)定性下降。

二、山區(qū)公路滑坡機(jī)理分析

通過對(duì)陜西北部山區(qū)吳華二級(jí)公路的區(qū)域自然條件、現(xiàn)場調(diào)查及鉆探情況分析，滑坡體為黃土。修筑道路時(shí)，開挖邊坡破壞了巖土的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。該路段邊坡坡度較陡，二級(jí)以上邊坡土體主動(dòng)土壓力較大；一級(jí)邊坡巖體風(fēng)化剝落強(qiáng)烈，部分地方有掏空現(xiàn)象，形成高陡臨空面，容易使巖體沿著地層層面滑動(dòng)。

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，坡體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎。節(jié)理發(fā)育強(qiáng)烈，巖體呈現(xiàn)破碎塊狀，坡面與巖層面基本同向，且由于黃土結(jié)構(gòu)松散，孔隙較大，垂直節(jié)理發(fā)育。雨期暴雨沖刷，雨水下滲，坡體前緣黃土層與基巖接觸面處于保水狀態(tài)；下部基巖由于風(fēng)化剝落，不足以支撐其上部土體自重；坡體前緣黃土出現(xiàn)順接觸面滑塌，后緣土體含水量大，重量增加，抗剪強(qiáng)度降低，由于失去前緣土體支撐，隨即滑移；坡面植被稀少，裸露現(xiàn)象嚴(yán)重。

地下水也是影響邊坡穩(wěn)定較為重要的外在因素，絕大多數(shù)滑坡都與地下水活動(dòng)有關(guān)。許多滑坡、崩塌均發(fā)生在降雨之后，原因在于降水滲入巖體后，產(chǎn)生不良影響所致。

三、山區(qū)災(zāi)害路段滑坡階段性特征

經(jīng)過對(duì)山區(qū)公路——吳華公路災(zāi)害路段滑坡形成過程監(jiān)測(cè)分析，邊坡滑坡呈漸進(jìn)性發(fā)生過程，在治理的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上需要具體的分析處理。如2012年3～6月吳華公路災(zāi)害路段的檢測(cè)：2012年3月，災(zāi)害路段出現(xiàn)過一次小型塌方，不足50立方米；2012年6月25日，坡體后緣多處出現(xiàn)裂縫及錯(cuò)落，坡腳未發(fā)現(xiàn)明顯變化，偶爾有落石現(xiàn)象，伴有巖石被壓碎作響聲音；2012年6月27日，坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。坡體后緣出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，最大錯(cuò)距30cm，同時(shí)出現(xiàn)多處裂縫，裂縫最寬20cm，且在逐漸增大，坡腳未發(fā)現(xiàn)明顯變化，落石現(xiàn)象加劇，巖石壓碎作響的聲音頻發(fā)；2012年6月28日，邊坡坡面裂縫與后緣已形成閉合弧形裂縫，坡腳落石、壓碎作響聲劇增；2012年6月29日17時(shí)40分，坡面土體發(fā)生大面積滑動(dòng)，長140米、高75米、厚度5～13米，體積約10萬立方米。滑坡后，后緣陡坎仍然存在著潛在滑塌的可能，有重大安全隱患，治理勢(shì)在必行。

四、黃土高原山區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害綜合治理

1.削坡卸載

削坡卸載是對(duì)滑坡后挖除一定數(shù)量的滑體，使邊坡變緩，同時(shí)也可以使滑體重量減輕，以達(dá)到穩(wěn)定的目的。其適用于錯(cuò)落轉(zhuǎn)化、推動(dòng)式滑坡，滑床上陡下緩，坡體后部及兩側(cè)相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)因刷坡出現(xiàn)新的滑坡。滑坡卸載只會(huì)減小滑體的自重，不可改變下滑的根本趨勢(shì)，削坡卸載常常與其它整治措施配合共同實(shí)施。

災(zāi)害路段滑塌區(qū)進(jìn)行坡面清理，重新削坡治理。削坡時(shí)遵循“寬平臺(tái)、陡坡率、低破高”的原則。平臺(tái)寬3～10米，每級(jí)坡高約6米，坡比1∶0．5。

2.截水排水

防滲和排水是整治滑坡災(zāi)害的一種重要手段，盡可能完善好排水設(shè)施，布置得當(dāng)合理，均能取得較好效果。坡頂部截水溝槽能防止滑坡體外圍雨水流入，將其以外的水?dāng)r截引離至坡外；坡體表面上的地表水通過排水溝引離至坡面外，同時(shí)要整平坡面，防止坑洼積水滲漏。

災(zāi)害路段治理時(shí)，在已經(jīng)形成的坡頂部3～5米外設(shè)置截水溝；在每級(jí)平臺(tái)上設(shè)置排水溝，排水暢通；在邊坡縱向上設(shè)置急流槽，確保減弱降雨對(duì)坡面沖刷，影響邊坡穩(wěn)定。

3.邊坡支擋

邊坡支擋是指在不穩(wěn)定巖體下部修建擋墻或支撐墻（墩）的一種行之有效的治理方法。但支擋建筑物的基礎(chǔ)要設(shè)置在滑動(dòng)面以下，若在擋墻后增加排水措施，效果更好。

由于坡腳不穩(wěn)定，需要支擋防護(hù)，多采用傾斜重力式擋土墻，以其自身重力來抵抗土壓力、傾覆重力求得穩(wěn)定。傾斜重力式擋土墻坡比一般為1∶0．05～1∶0．25，墻后常常設(shè)卸載平臺(tái)，墻基多做成倒坡形或臺(tái)階狀，基礎(chǔ)寬度與墻高之比為1/2～2/3。其基礎(chǔ)埋深應(yīng)根據(jù)地基的容許承載力、凍結(jié)深度、巖石風(fēng)化程度、雨水沖刷等因素來確定。對(duì)于巖石地基擋土墻的埋深則視風(fēng)化程度而定，一般為0．25～1．0米；對(duì)于土質(zhì)基礎(chǔ)埋深一般為1．0～1．2米。沿?fù)跬翂λ椒较蛎扛?0～25米設(shè)置1道寬10～20mm的伸縮縫或沉降縫，縫內(nèi)填塞瀝青柔性防水材料。在墻體縱橫方向上，每隔2～3米留置孔眼安設(shè)DN100的泄水管，并向外傾斜5%。若巖石有孔隙水或裂隙水，須在墻后做濾水層，并在濾層后側(cè)安設(shè)排水管或排水盲溝。

4.坡面防護(hù)

坡體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，坡高75米，需分級(jí)防護(hù)治理。結(jié)合災(zāi)害路段地層巖性，分為12級(jí)。對(duì)于一二級(jí)邊坡常年滲水，將其向里開挖2米，采用漿砌片塊石護(hù)面，防止表層水長期下滲失穩(wěn)，背墻設(shè)置50cm厚反濾層，墻趾設(shè)滲水盲溝，護(hù)面墻寬1．5米，高8米；對(duì)于三級(jí)邊坡采用漿砌石質(zhì)護(hù)坡（厚60cm）,可以有效防止剝蝕和雨水沖刷；四級(jí)以上采用植被防護(hù)，防止坡面被雨水沖刷侵蝕、水土流失和風(fēng)化作用，是最經(jīng)濟(jì)、最簡便的護(hù)坡措施，其適用于土質(zhì)、風(fēng)化巖石或半巖土邊坡。

5.巖石邊坡滑塌治理

對(duì)于巖石邊坡滑塌，擬采取清除坡面危巖、風(fēng)化剝蝕破碎層及不穩(wěn)定部分的方法，清理所有影響行車安全的堆積物、碎石屑等雜物；頂部設(shè)置截水溝，將頂部雨水引離坡面；局部破損面需要砌筑護(hù)坡或擋土墻；路基寬度滿足，行車視線開闊，可將滑塌部分的土石方，整齊規(guī)則地堆放在坡腳，起到反壓作用，更有利于坡體穩(wěn)定。

6.土質(zhì)邊坡滑塌治理

對(duì)于土質(zhì)邊坡滑塌，擬采取由上至下分級(jí)開挖，根據(jù)土質(zhì)綜合情況，合理設(shè)置放坡坡比、臺(tái)階寬度。坡面防護(hù)，首先考慮植草，加強(qiáng)植被防護(hù)。其次使坡面平整，沒有坑洼積水現(xiàn)象，防止雨水滲入坡體；截水排水，在易塌方區(qū)頂部5-10米處開挖截水溝。在坡面處設(shè)置排水溝，攔截、疏導(dǎo)地表水；在路基寬度滿足，行車視線開闊，可將滑塌的部分土方，整齊規(guī)則堆放在坡腳，起到反壓作用，更有利于穩(wěn)定。

上述幾項(xiàng)是近年來陜北黃土高原梁狀丘陵溝壑區(qū)農(nóng)村公路邊坡治理較多采用的防治措施，此外還有錨固措施、噴混凝土護(hù)面、注漿等措施。在進(jìn)行邊坡治理時(shí)，多種治理措施并舉，效果尤為顯著。經(jīng)長期觀測(cè)，邊坡穩(wěn)定，坡面無沖刷、滲水、落石，風(fēng)化剝蝕現(xiàn)象大大改觀，災(zāi)害治理效果十分明顯。這些措施也適用于我國西北部黃土高原山區(qū)對(duì)交通道路、油氣管道工程等地質(zhì)災(zāi)害的綜合治理。

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