王犇乾 穆劍雄

(1．中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司，北京 100011; 2．中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安 710075)

國(guó)外某公路崩塌災(zāi)害防治措施研究

王犇乾1穆劍雄2

(1．中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司，北京 100011; 2．中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安 710075)

結(jié)合具體工程實(shí)例，分析了公路崩塌災(zāi)害產(chǎn)生的原因及造成的危害，從道路改線、抬高路基、清方刷坡、設(shè)置排水系統(tǒng)，建造攔石墻及擋土墻等方面具體闡述了防治崩塌災(zāi)害的措施，提出主動(dòng)防治和被動(dòng)防治相結(jié)合，能達(dá)到最佳效果。

公路，崩塌災(zāi)害，危害，防治措施

1 地質(zhì)環(huán)境簡(jiǎn)介

該公路穿越兩條世界上最大的山脈(喜馬拉雅山及喀喇昆侖山)，由海拔4 733 m降至460 m，沿線地形地質(zhì)十分復(fù)雜，山體險(xiǎn)峻，河水湍急，氣候垂直分布明顯。根據(jù)區(qū)內(nèi)地貌的發(fā)育特征，公路沿線總體地貌單元為帕米爾高原以南、喀喇昆侖山以西的高山地貌單元，主要受構(gòu)造作用的控制。公路區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造錯(cuò)綜復(fù)雜，斷裂褶皺發(fā)育，巖層破碎，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍。出露巖石以變質(zhì)巖和沉積巖為主，巖性復(fù)雜多變，巖體極其破碎。尤其是高原部分，山體風(fēng)化剝蝕極其嚴(yán)重，有大面積的崩塌碎落堆積物，對(duì)道路造成極大危害。

2 崩塌災(zāi)害的主要成因與危害

崩塌是指上山坡的巖塊發(fā)生崩塌、墜落的地質(zhì)現(xiàn)象，具有高速運(yùn)動(dòng)、高沖擊能量、多發(fā)性、難以預(yù)測(cè)性及運(yùn)動(dòng)過(guò)程復(fù)雜等特征。

2．1 發(fā)生崩塌災(zāi)害的主要原因

1)山體邊坡陡峭，斜坡坡度大、高度高的路段容易發(fā)生崩塌災(zāi)害。2)巖層風(fēng)化作用明顯，穩(wěn)定性差，巖石破碎，或者節(jié)理裂隙發(fā)育，使巖體向線路方向傾斜，較易誘發(fā)崩塌災(zāi)害。3)水的作用是形成崩塌災(zāi)害的重要因素。在水滲入之后，巖石產(chǎn)生了軟化和潤(rùn)滑作用，巖體強(qiáng)度及不同巖體之間連接減弱，內(nèi)摩擦力減小，促使崩塌的發(fā)生。4)晝夜溫差的變化，地表水的沖刷，地震，颶風(fēng)，人類工程活動(dòng)等都會(huì)使崩塌產(chǎn)生。

綜上所述，產(chǎn)生崩塌的原因分為內(nèi)在因素(地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)等)及外在因素(水的作用、地震颶風(fēng)、人類活動(dòng)等)。所以，崩塌發(fā)生機(jī)理為：在風(fēng)化、侵蝕作用下，一些受節(jié)理裂隙發(fā)育影響的巖體更加破碎，處于懸空或張離的極限平衡狀態(tài)，穩(wěn)定性極差，在收到外力諸如地震、颶風(fēng)、暴雨、工程活動(dòng)等因素的擾動(dòng)下，巖體失去平衡，從而產(chǎn)生突然的崩塌災(zāi)害現(xiàn)象。

2．2 崩塌災(zāi)害的危害

崩塌落石是山區(qū)公路十分常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，除了砸壞原有道路、中斷道路交通外，也嚴(yán)重影響了公路上行人和車輛的人身、財(cái)產(chǎn)安全，所造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響難以估量。

3 具體防治措施研究

該公路由于沿線巖石節(jié)理裂隙發(fā)育、巖石極為破碎，加之山體陡峻，在重力作用下失穩(wěn)，崩塌致使路面損壞，危及行車安全。經(jīng)詳細(xì)調(diào)查，喀喇昆侖公路改擴(kuò)建工程全線共有大小崩塌114處，崩塌整治工程量巨大，涉及的方案復(fù)雜，具有較好的參考作用。

3．1 方案原則

全面調(diào)查，分清主次，標(biāo)本兼治，最大限度降低危巖失穩(wěn)情況發(fā)生;盡可能一次性根除問(wèn)題，不留后患;在技術(shù)上可行，整體達(dá)到最優(yōu)的原則。

3．2 工程程序

崩塌災(zāi)害防治工程是對(duì)相應(yīng)致災(zāi)的作用或者崩塌體的改造工程，所以地質(zhì)勘查研究必須貫穿于始終?？辈楣ぷ鞅仨毑槊鞅浪F(xiàn)場(chǎng)狀況，致災(zāi)作用的成因、性質(zhì)、變形機(jī)制、邊界條件、規(guī)模大小、危險(xiǎn)程度等;防治措施方案必須以實(shí)地水文地質(zhì)情況和相關(guān)巖土物理力學(xué)參數(shù)為依據(jù)，從防治工程的自然條件、社會(huì)條件、防治的必要性、可行性等方面入手，并且充分考慮工程方案的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效應(yīng)，然后才能確定下一步工作如何實(shí)施。

3．3 防治措施分析

崩塌災(zāi)害防治措施并不是一定要阻止崩塌落石災(zāi)害的發(fā)生，主要目的在于防治其產(chǎn)生的危害。崩塌防治措施主要分為兩類，包括：防止崩塌發(fā)生的主動(dòng)防護(hù)和防止其危害的被動(dòng)防護(hù)兩種。

該公路改擴(kuò)建項(xiàng)目在設(shè)計(jì)勘察階段詳細(xì)調(diào)查項(xiàng)目沿線崩塌災(zāi)害，并且針對(duì)不同的崩塌類型、變形破壞機(jī)制、致災(zāi)原因、巖土體的穩(wěn)定性、施工條件等因素以及考慮環(huán)境保護(hù)條件，綜合選取不同的工程防治措施。

3．3．1 繞避改線

對(duì)于規(guī)模巨大、整治困難的崩塌災(zāi)害路段，在條件允許的情況下可以考慮采用繞避改線措施，例如喀喇昆侖公路某段長(zhǎng)度150 m，崩塌體體積為30 000 m3，崩塌對(duì)公路的影響為堆積物侵占部分路面、砸傷路面，公路兩側(cè)均可見(jiàn)到銹黃色的塊碎石。工程方案采取路線右偏，不觸及邊坡的被動(dòng)防護(hù)措施，保證道路安全。

3．3．2 抬高路基

對(duì)于一些崩塌危害較小，崩塌體體積較小，崩塌巖體距離路面不高的災(zāi)害路段，可以采用抬高路基的方式，減少崩塌體落地時(shí)的動(dòng)能或者直接將崩塌體掩埋進(jìn)路基，以達(dá)到防治的目的。例如喀喇昆侖公路某段40 m為小型崩塌，崩塌體積為300 m3，堆積物侵占少部分路面、砸傷路面。工程方案采用抬高路基的方式，將公路內(nèi)側(cè)作為停積場(chǎng)地，并在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中及時(shí)清理。

3．3．3 清方刷坡

清方刷坡是主動(dòng)防護(hù)措施，能有效地減少崩塌造成的危害，但是必須重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面的因素：清方刷坡的效果和經(jīng)濟(jì)性;被刷坡的巖土體穩(wěn)定性，誘發(fā)其他地質(zhì)災(zāi)害的可能性;施工安全、施工條件、爆破施工的可能性;環(huán)境保護(hù);刷坡的位置、刷坡程度、清方的前后順序等必須具體分析。

3．3．4 排水工程

崩塌災(zāi)害在雨季發(fā)生得最為頻繁，雨水能降低巖土強(qiáng)度，促使、加劇崩塌的發(fā)生。排水工程首先就要設(shè)置外圍截水溝，以攔截崩塌體以外的地表水，而且截水溝應(yīng)該修建在崩塌體可能發(fā)展的邊界以外足夠距離處，斷面大小根據(jù)匯水面積和洪峰流量設(shè)計(jì)。排水溝設(shè)置時(shí)應(yīng)充分利用天然溝谷，以利于地表水盡快排泄。除了此地表排水工程以外，當(dāng)?shù)叵滤?、孔隙水等?duì)崩塌體影響較大時(shí)，可以考慮采取一定的地下排水措施，但是必須充分考慮自身安全性、可靠性和必要性，因?yàn)橐坏┛椎蓝氯俜e，將很難修復(fù)，甚至因破裂造成的地下水集中泄露，很可能造成負(fù)面效應(yīng)并且產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果。

例如該公路某段邊坡左側(cè)陡壁處，崩塌壁頂部向后的3 m～6 m范圍內(nèi)，發(fā)育有垂直地表的裂縫，斜坡頂部有“V”形缺口，崩塌對(duì)公路的影響為堆積物侵占部分路面、砸傷路面、砸壞護(hù)欄。工程方案為邊坡頂部設(shè)置截水溝，把坡面匯水截到斜坡左側(cè)邊溝中，防止因地表水滲入裂縫，促使崩塌發(fā)生。

3．3．5 布魯克攔石網(wǎng)

布魯克攔石網(wǎng)主要由基礎(chǔ)(混凝土基座、錨桿)，鋼網(wǎng)柱，柔性網(wǎng)(格柵、菱形鋼絲繩網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng))等部分組成，工作原理是由柔性網(wǎng)承受崩塌落石的沖擊，通過(guò)兩端立柱和鋼繩將沖擊力傳遞到位于穩(wěn)定巖層上的混凝土基礎(chǔ)及巖層中，從而阻止崩塌落石直接沖擊道路，確保通行安全，見(jiàn)圖1。布魯克攔石網(wǎng)分為兩種基本類型，一種以覆蓋達(dá)到主動(dòng)防護(hù)的目的，另一種以攔截達(dá)到被動(dòng)防護(hù)的目的，此防護(hù)措施在崩塌落石安全防護(hù)領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)獲得了大量的推廣利用。但是柔性防護(hù)網(wǎng)承受沖擊能力具有一定的上限，超過(guò)此上限時(shí)將會(huì)造成嚴(yán)重破壞，所以在選擇使用布魯克攔石網(wǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)崩塌落石動(dòng)能進(jìn)行全面估計(jì)和計(jì)算，確保安全。

例如該公路某段為190 m中型崩塌，邊坡之上崩塌產(chǎn)生的塊石，從邊坡頂部落下，砸壞路面、砸車傷人。工程方案為公路內(nèi)側(cè)邊坡頂部分段設(shè)置被動(dòng)式布魯克網(wǎng)，網(wǎng)3 m，網(wǎng)面角度采用100°，根據(jù)地面線起伏布置，減少崩塌落石砸壞路面，砸車傷人的可能性。鋼繩網(wǎng)縫合聯(lián)結(jié)圖見(jiàn)圖2。

圖2 鋼繩網(wǎng)縫合聯(lián)結(jié)圖

3．3．6 攔石墻和攔石槽

受地形地貌影響，部分邊坡危巖不存在徹底清除的工程條件，在主動(dòng)防治措施缺乏使用的情況下，攔石墻作為主要的被動(dòng)防護(hù)措施，能夠起到較好的防治效果，在工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。攔石墻或攔石槽初步分為基礎(chǔ)、主體、防撞欄三部分，基礎(chǔ)深入穩(wěn)定的基巖中，從而達(dá)到傳遞落石沖擊力的目的，并且攔石墻能將落石存儲(chǔ)至墻后，減少其對(duì)公路的影響。相對(duì)柔性防護(hù)網(wǎng)而言，攔石墻能夠承受更大的落石沖擊力，防護(hù)安全性更高，但是相對(duì)工程造價(jià)高，施工難度大，施工期較長(zhǎng)。

例如該公路某段124 m崩塌體體積約為38×104m3，為大型崩塌。邊坡之上崩塌產(chǎn)生的塊石，從邊坡頂部落下，砸壞路面及外擋墻，也會(huì)砸車傷人。工程方案為公路內(nèi)側(cè)設(shè)置5 m高度加厚的 C20 片石混凝土攔石槽(見(jiàn)圖3)，頂寬1．5 m，面坡1∶0．1，背坡1∶0．4，并在墻背按1∶0．75填碎石土。攔石槽攔截落石，傳遞沖擊力，有效地保護(hù)了道路及通行安全。

圖3 攔石槽剖面圖

3．3．7 擋土墻和護(hù)坡

擋土墻的形勢(shì)多種多樣，最常用的形式為重力式擋土墻。擋土墻常用于支撐路基填土和山坡土體，是對(duì)防治山區(qū)路邊泥石流和崩塌巖落具有較好作用的支護(hù)結(jié)構(gòu)。同時(shí)因?yàn)槠涞统杀竞褪┕ず?jiǎn)便快捷的因素，這項(xiàng)工程技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。擋土墻結(jié)構(gòu)除了起到“攔擋”的作用外，在坡腳的反壓作用下更能夠穩(wěn)定邊坡，防止一些有較大變形作用的滑移式崩塌的發(fā)生。

一般漿砌片石護(hù)坡適用于坡度緩于1∶1，邊坡巖層本身穩(wěn)定，但邊坡易受風(fēng)化而破碎，或者因地表水沖刷而發(fā)生坡面崩塌落石的災(zāi)害段落。護(hù)坡的作用在于隔水隔熱，防止表層繼續(xù)風(fēng)化或地表水的繼續(xù)沖刷，起到穩(wěn)固邊坡的目的。

3．3．8 明洞隧道

在施工條件具備，崩塌災(zāi)害影響較大、危害較大時(shí)，明洞、隧道工程能起到較好的防治效果。明洞隧道工程作為被動(dòng)防護(hù)措施，能夠有效地引導(dǎo)或者避讓崩塌災(zāi)害與段落，但是其工程造價(jià)較高、施工工期較長(zhǎng)、難度較大，在選取此項(xiàng)防治措施時(shí)需要充分考慮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3．3．9 綜合治理措施

在崩塌防治工程中，往往采用單一的工程方案不能取得最佳的效果，此時(shí)就需要采用由多種工程措施組合的工程防治方案。組合方案需要根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)情和地質(zhì)情況，做到因地而異，而且一定要注意伴以地表排水工程，減少水的危害。

例如該公路某段路線左側(cè)為巖質(zhì)高邊坡，邊坡高45 m～60 m，坡度78°～82°，局部直立，巖性為花崗片麻巖，節(jié)理裂隙極為發(fā)育，呈碎塊鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖體較為破碎，有一組直立結(jié)構(gòu)面延伸至坡頂常發(fā)生傾倒式崩塌，常常發(fā)生崩塌和掉塊，損壞路面，危及行車安全。工程防治方案包括了刷坡、路塹擋墻、被動(dòng)式布魯克網(wǎng)、設(shè)置截水溝等多重處置措施，主動(dòng)防治措施與被動(dòng)防治措施相結(jié)合，以達(dá)到防治的最佳效果。

4 結(jié)論與發(fā)展

該公路崩塌防治工程從施工可行性、建設(shè)周期、服務(wù)周期、經(jīng)濟(jì)效益、建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)、治理效果、對(duì)環(huán)境的影響等方面出發(fā)，成功地運(yùn)用了各項(xiàng)主動(dòng)防治和被動(dòng)防治技術(shù)，可以為其他崩塌防治工程的實(shí)施，提供有效的科學(xué)和實(shí)用依據(jù)。通過(guò)崩塌防治工程措施的研究，結(jié)合工程實(shí)際，崩塌防治措施研究在今后發(fā)展中可以包括以下方面：1)開(kāi)發(fā)應(yīng)用GIS技術(shù)和RS技術(shù)，提高信息采集的效率和精度。2)開(kāi)發(fā)運(yùn)用新型材料，提高支擋工程的抗沖擊、抗磨損能力。3)完善設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，給工程方案提供有力依據(jù)。

［1］李善峰．崩塌滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理方法的研究進(jìn)展［J］．中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2005，16(12)：56-58．

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Research on prevention measures for collapse disasters on some road in some foreign country

WANG Ben-qian1MU Jian-xiong2

(1．China Road and Bridge Engineering Co．，Ltd，Beijing 100011，China; 2．No．1 Road Survey and Design Institute Co．，Ltd，China Communications Construction Corporation，Xi’an 710075，China)

Combining with factual engineering example，the paper analyzes some reasons for the collapse disasters on roads and their hazards，illustrates some measures to prevent the collapse from the road rerouting，the roadbed raising，the slope clearance，the allocation of drainage system，and the construction of the rock retaining walls and retaining walls，and points out the combination between the active and passive prevention，so as to achieve the optimal effect．

road，collapse disaster，dangers，prevention measures

U418．55

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.008

1009-6825(2013)10-0130-03

2013-01-29

王乾(1985-)，男，助理工程師; 穆劍雄(1985-)，男，助理工程師