陳謀 李樹鼎 殷強 王軍

【摘要】文章通過對映秀至汶川高速公路沿線震后地質(zhì)次生災(zāi)害的調(diào)查分析，介紹了設(shè)計與施工過程中有關(guān)防災(zāi)減災(zāi)的處治思路和采用的防護技術(shù)，總結(jié)了在極重災(zāi)區(qū)高速公路建設(shè)過程中的經(jīng)驗與體會。

【關(guān)鍵詞】高速公路; 地震次生災(zāi)害; 防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)

【中國分類號】U416.1+62【文獻標志碼】B

映汶高速公路位于四川省阿壩州汶川縣境內(nèi)，起于映秀，經(jīng)銀杏、桃關(guān)、草坡、綿虒、玉龍，止于汶川縣南側(cè)。映汶高速是國家西部開發(fā)省際公路通道蘭州至云南磨憨公路的重要組成部分，是《四川省高速公路網(wǎng)布局規(guī)劃》中成都至馬爾康、成都至蘭州高速公路的共用段。

“5·12”汶川特大地震誘發(fā)滑坡、泥石流、崩塌、飛石等次生地質(zhì)災(zāi)害，給區(qū)域內(nèi)人民群眾生命財產(chǎn)和交通基礎(chǔ)設(shè)施帶來致命的毀壞。映秀至汶川沿線實際地震烈度達9～11度。本項目是災(zāi)后重建工程的重點項目，是極重災(zāi)區(qū)的“生命通道”工程。

1 沿線主要地震次生地質(zhì)災(zāi)害[1]

由于受“5·12”汶川8.0級地震影響，岷江兩岸（映汶高速公路工可線位）兩側(cè)各1.2 km范圍共有災(zāi)害點213處。主要為滑坡與不穩(wěn)定斜坡，崩塌區(qū)（危巖、落石、巖堆），泥石流，堰塞湖與河流沖蝕等。

（1）滑坡：路線走廊兩側(cè)共發(fā)育滑坡及不穩(wěn)定斜坡69處，多數(shù)滑坡均已產(chǎn)生滑動，是該線路區(qū)影響較為嚴重的地質(zhì)災(zāi)害類型。

（2）崩塌區(qū)（危巖、落石及崩滑體）：測區(qū)崩塌分布較多，共發(fā)育崩塌84處;且崩塌、落石在施工期間發(fā)生較為頻繁、影響較為嚴重。

（3）泥石流：強震后的滑坡崩塌等為泥石流的形成提供了豐富的物質(zhì)來源。沿線共發(fā)育泥石流溝38處。泥石流災(zāi)害震后幾年影響最為嚴重的次生地質(zhì)災(zāi)害類型。尤其是2010年“8·14”映秀特大山洪泥石流、2011年“7·03”高家溝泥石流災(zāi)害、2013年“7·10”山洪泥石流災(zāi)害，對沿線G213國道與在建的映汶高速公路均造成了重大破壞，影響到災(zāi)區(qū)人民的通行安全。

（4）堰塞湖與河流沖蝕：滑坡、崩塌與泥石流等于坡腳堆積，造成河道阻塞、水位上升而淹沒公路;河道壓縮致使湍急的水流沖毀路基等等諸多次生災(zāi)害，大型泥石流災(zāi)害引發(fā)的堰塞湖，更是淹沒民房、公路，造成嚴重的二次破壞。

2 地震次生災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)原則

2.1 公路震害調(diào)查與科研成果總結(jié)[1]

總結(jié)沿國道213線公路震害及次生地質(zhì)災(zāi)害，結(jié)合震后專項科研成果，有如下認識：

（1）隧道抗震能力強。G213線映秀至汶川段全部7座隧道的實地調(diào)查，除部分隧道進出口有帽石脫落、崩塌巖體堵塞洞口等問題外，隧道洞身均完好。

（2）走廊沿線次生地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況岷江東岸明顯弱于西岸，次生地質(zhì)災(zāi)害分布有規(guī)律可循，通過路線選擇可以基本做到繞避大型次生地質(zhì)災(zāi)害，總體上適合映汶高速的修建。

2.2 防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計原則[1][3]

結(jié)合現(xiàn)場地形地質(zhì)條件復(fù)雜、路線走廊唯一的特點，決定了本項目工程設(shè)計與一般的公路工程設(shè)計應(yīng)有很大的區(qū)別。映汶高速公路工程的防災(zāi)減災(zāi)工作應(yīng)遵循以下原則：

（1）認真總結(jié)震后公路災(zāi)害調(diào)查與國內(nèi)外重建的技術(shù)與經(jīng)驗，尊重自然、科學規(guī)劃，確定合理可行的防災(zāi)減災(zāi)標準，強調(diào)“可知性、可治性、技術(shù)可靠性、經(jīng)濟合理性”。

（2）加強多部門聯(lián)動，集中相關(guān)專業(yè)的技術(shù)力量參與地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、評估和設(shè)計工作。

（3）國土部門震后啟動了沿線多條大型泥石流溝谷的綜合防治工程，路線布設(shè)與災(zāi)害防治措施應(yīng)充分利用相關(guān)成果。工程棄渣應(yīng)合理擇地、綜合處治，避免產(chǎn)生新的次生災(zāi)害。

（4）設(shè)計與建設(shè)過程中，按照動態(tài)設(shè)計思路，根據(jù)新的地質(zhì)災(zāi)害情況，不斷完善優(yōu)化防護措施。

（5）將走廊內(nèi)公路有機結(jié)合、建設(shè)綜合應(yīng)急保通體系。于高速公路、國道213線、便道等之間設(shè)置應(yīng)急轉(zhuǎn)換通道。

3 地震次生災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)

3.1 路線防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)

路線的選擇是本項目防災(zāi)減災(zāi)工作的關(guān)鍵。映汶高速貫徹“安全選線”“地質(zhì)選線”“避大治小”的原則進行選線。

（1）分段有針對性選線。① 映秀至草坡段。該段重點在于對次生地質(zhì)災(zāi)害的避讓，主要采取隧道群為主，集合橋梁多次換岸、繞避重大地質(zhì)災(zāi)害;該段隧道比例達70.6 %，橋梁比例達17.3 %。② 草坡至止點。該段為U形河谷，地形相對寬緩，“5·12”地震次生災(zāi)害較小，但受茂汶主斷裂及分支斷裂影響較大;設(shè)計的重點在于合理避開斷層，減小與沿線規(guī)劃的干擾。

（2）隧道軸線選擇：重點在于選擇安全性好、綜合處治難度小的隧道洞口。

（3）橋位選擇：震害調(diào)查表明，垮塌的橋梁中絕大多數(shù)是由地震次生災(zāi)害造成的。橋位選擇工程場地條件好、次生災(zāi)害不嚴重的位置作為橋址。草坡至汶川段橋位盡可能避開活動斷層，無法避開時以大交角跨越。

線位經(jīng)過多次比較與優(yōu)化后，對路線有影響的地質(zhì)災(zāi)害減少，有影響的崩塌區(qū)有23處、泥石流溝共10處、小型滑坡體有2處，均可通過工程措施治理。

3.2 路基斜坡的防災(zāi)減災(zāi)措施

路基具有易修復(fù)、易保通等特點，但受斜坡上的次生災(zāi)害影響嚴重，需要采取相應(yīng)的防護措施。映汶高速路基斜坡次生災(zāi)害防護措施如下：

（1） 對于存在卸荷裂隙、必須開挖的高陡巖質(zhì)邊坡，設(shè)置框架錨桿與抗震錨索措施加強坡面防護。

（2）對于存在卸荷裂隙、存在危巖與落石危害的高陡巖質(zhì)邊坡，采用清除危巖、懸石，危巖區(qū)設(shè)置主動網(wǎng)、加固錨桿等主動防護措施。

（3）沿線有個別原穩(wěn)定堆積體填方或接長明洞后存在滑動的情況，采取增設(shè)抗滑樁或抗滑擋墻等支擋措施，確保結(jié)構(gòu)物與坡體穩(wěn)定。

（4）崩塌落石是工程建設(shè)中發(fā)生頻率大、威脅大、處治難度大的災(zāi)害。根據(jù)對崩塌落石危害程度的分析與風險評估，采用對應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)措施，以控制殘余風險在合理范圍之內(nèi)。由地震形成的崩塌巖堆體范圍不大且距離路線較近時，可于線外設(shè)置攔石墻，然后對坡體恢復(fù)綠化;當易崩塌、碎落的邊坡坡腳距路基邊溝較遠時，在邊溝外側(cè)設(shè)置攔石墻，并與自然坡形成落石槽。對高陡邊坡坡面仍堆積大量松散堆積體，危巖分布廣，經(jīng)常產(chǎn)生崩塌、落石路段，首先考慮繞避，不能繞避的采用柔性防護（主動網(wǎng)、被動網(wǎng)、引導(dǎo)型防護網(wǎng)等）、鋼軌格柵、棚洞等進行防護。如綿虒鎮(zhèn)過境段，由于受綿虒規(guī)劃影響，路線傍山布設(shè)，而內(nèi)側(cè)山體為孟家槽崩塌區(qū)，設(shè)計于坡腳采用在填方路基上設(shè)置連拱矩形明洞方式通過（圖1）。福堂隧道出口存在高位崩塌與泥石流災(zāi)害，采用充分利用洞渣填方形成平臺，再延長隧道明洞，將橋隧相連，盡可能減少災(zāi)害對橋梁結(jié)構(gòu)物的影響。

3.3 沿河岸坡與水位抬升段的防災(zāi)減災(zāi)措施

震后幾年來，歷次大型泥石流均堵塞岷江、形成堰塞湖災(zāi)害;而大量的松散物質(zhì)逐漸堆積坡腳，淤積河床，造成水位上升，其抬升速度與趨勢也是超乎以往認識的。岷江在洪水期正變得越來越可怕，給兩岸的民房、公路，都造成嚴重的破壞。

3.3.1 岸坡防沖蝕防護措施

（1）在河道較寬闊與順直段落，對路線范圍內(nèi)臨河岸坡采用設(shè)置防沖護腳與實體護坡防護。

（2）狹窄路段的臨河路基，一般均設(shè)置浸水路肩墻或路堤墻，擋墻基礎(chǔ)置于沖刷線以下1.0 m位置處，基礎(chǔ)開挖困難段落，采用樁基承臺基礎(chǔ)處理（圖3）。

3.3.2 受河床抬升與堰塞湖影響的連山村段防災(zāi)措施

2010年“8·14”泥石流災(zāi)害期間，幸福購泥石流堵塞岷江，形成堰塞湖，淹沒上游連山村段橋梁與路基施工場地。連山村段河床多年淤積，加之2011年“7·03”泥石流災(zāi)害期間、上游高家溝泥石流大量物質(zhì)淤積，該段河床抬升嚴重，達4～5.5 m，形成洪水接近在建的連山村特大橋梁體（圖4）。

（1）泥石流堆積體、邊坡崩塌體淤塞河道、壓縮河床是造成水位上漲、沖蝕破壞的主要原因。設(shè)計對部分重點段落采用了枯水季節(jié)清除壅塞河道堵塞體，提高河道過流能力。并協(xié)調(diào)水利部門、建議其加大對該段河道疏浚工作。

（2）抬升幸福溝至連山村段路線縱坡3 m，在已建橋梁承臺上加高橋梁，對原有路基結(jié)構(gòu)物進行加高（圖3）。

3.4 隧道洞口的防災(zāi)減災(zāi)措施

雖然在路線選擇上已盡可能綜合選取安全性好的隧道洞口位置，但由于本項目地質(zhì)極重災(zāi)區(qū)，主線的8個隧道，16個洞口中幾乎都存在不同程度的次生地質(zhì)災(zāi)害，主要災(zāi)害為危巖落石與崩塌巖堆，個別存在小型坡面泥石流（表1）。

3.4.1 洞口上方危巖與落石的防護措施

洞口上方危巖主要對施工期間施工安全與后期運行安全造成危害。根據(jù)本項目洞口上方危巖分布高度與發(fā)育情況、結(jié)合處治難度與工程造價，主要采取主動防護與被動防護相結(jié)合的處治方式。

（1）首先對洞頂可實施范圍的危巖與懸石進行清除。

（2）對主要危巖區(qū)采用主動網(wǎng)或掛網(wǎng)噴漿等主動防護，在斜坡上設(shè)置多重被動網(wǎng)進行被動防護;落石嚴重且有條件洞口斜坡上設(shè)置攔石墻，與被動網(wǎng)結(jié)合，組成較強的攔擋體系。確保項目施工與運營期間安全（圖5、圖6）。

（3）存在危巖與落石災(zāi)害的洞口均加長隧道明洞，明洞回填緩沖層等可靠有效的安全措施，保證運營安全。

（4）為防洞頂落石，洞門多采用環(huán)框式洞門，部分洞口地形偏壓嚴重的采用單壓明洞或者單壓半明洞（反壓回填后暗挖）通過。

3.4.2 隧道洞口段坡面泥石流處治措施

部分隧道位于地震崩塌的巖堆中，上方為崩坡積斜坡。在雨季，由于山高坡陡，匯水面積大、水流急，洞口上方極易形成坡面泥石流。尤其是桃關(guān)1號隧道進口段坡面泥石流幾乎年年發(fā)生，多則上千方，少則幾百方，對洞口危害極大?，F(xiàn)有攔石墻后已經(jīng)堆滿落石與泥石流堆積物。

與路線大角度相交的泥石流，設(shè)計主要采用加長隧道明洞，兩幅之間全部用片石圬工等回填成M”型，加強對小型泥石流的緩沖淤積作用與路線洞體的抗沖作用，較大泥石流則保證其能順利通過洞身。與路線平行或小角度相交的泥石流，設(shè)計主要采用加長隧道明洞，路線外側(cè)設(shè)置攔擋壩，加強對泥石流的攔擋與引流排導(dǎo)作用，確保路線運行安全。

3.5 橋梁的防災(zāi)減災(zāi)措施

沿線橋梁均設(shè)置在岷江河谷，映秀至草坡段河谷較為狹窄，地質(zhì)災(zāi)害分布密度大，橋梁受地震次生地質(zhì)災(zāi)害影響較大。主要地震次生災(zāi)害為泥石流、危巖落石、堰塞湖和河流石塊沖擊墩柱等（表2）。

3.5.1 橋梁通過泥石流溝谷防護措施

（1）橋梁跨越泥石流溝谷時，盡可能采用高橋位，確保橋下凈空，橋下設(shè)置排導(dǎo)槽，保證橋梁行洪斷面。

（2）橋梁跨徑寧大勿小;橋臺盡量采用重力式橋臺。如映秀互通段均采用一孔50 m橋跨越洪椿溝（曾發(fā)生8·14映秀特大泥石流）。溝中必須設(shè)墩時，應(yīng)設(shè)置防撞墩。

3.5.2 橋位段危巖落石防護

按照路基斜坡防災(zāi)措施，加強對橋位上方危巖與落石的防護等級，若飛石威脅橋面，采用于橋上設(shè)置輕型鋼棚洞;若斜坡滾石威脅橋墩，主要緩臺設(shè)置被動網(wǎng)或攔石墻、墩前設(shè)置防撞墩等防護措施。

3.5.3 墩柱防撞防護

震后大量塊碎石淤積河道，河道壓縮致使水流湍急，夾雜塊石對橋梁墩柱形成較大威脅。設(shè)計采用設(shè)置鋼護筒等措施進行防護。

4 結(jié)論

“5·12”汶川大地震對公路的損害是前所未有的，特大地震一年后在極重災(zāi)區(qū)進行高速公路建設(shè)也是無任何現(xiàn)成經(jīng)驗可借鑒，目前映汶高速主體工程已建成通車。通過該項目，總結(jié)山區(qū)高速公路防災(zāi)減災(zāi)處治思路與效果，有以下幾點體會：

（1）省政府建立了部門協(xié)調(diào)聯(lián)動機制，統(tǒng)一規(guī)劃，分工負責，落實公路重大災(zāi)害防治工作。項目勘設(shè)與實施過程中，地方政府與國土部門、水利部門等部門積極參與，提供了強有力的支持。

（2）設(shè)計采用了大量的防災(zāi)減災(zāi)措施;但由于地質(zhì)環(huán)境差、余震與次生災(zāi)害仍可能會發(fā)生;需要我們根據(jù)新的地質(zhì)災(zāi)害情況，按照動態(tài)設(shè)計思路，不斷完善優(yōu)化防護措施。

（3）震后極重災(zāi)區(qū)進行大規(guī)模建設(shè)，設(shè)計時應(yīng)具有一定的超前意識。尤其是充分考慮到震后岷江河床淤積引起水位升高問題與地震次生災(zāi)害的多發(fā)性、嚴重性?？傮w設(shè)計與防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計應(yīng)充分考慮到路線安全性、整體抗災(zāi)能力水平、施工與運行期全過程的防災(zāi)減災(zāi)成本等。

（4）公路與國土部門有關(guān)泥石流防治標準不一致。均過于強調(diào)降雨概率，較少考慮災(zāi)害影響分級。如映秀洪椿溝泥石流處治，國土部門正常防治標準為25年一遇降雨水平，實際提高至50年一遇水平，處治工程投資巨大。而高速公路采用大橋跨越泥石流則要求滿足100年一遇水平;顯然對于震后極重災(zāi)區(qū)該防護水平實施困難。

（5）被動防護網(wǎng)目前在工程中有廣泛的應(yīng)用，但架立鋼架在沖擊力作用下，極易首先發(fā)生彎折變形而倒塌，失去防護效果。

（6）隧道可以有效的繞避災(zāi)害;接長明洞、結(jié)合回填實體保護層或土石緩沖層，可以有效抵抗斜坡坡面泥石流、崩塌與落石災(zāi)害。

（7）映汶高速公路處于汶川地震極重災(zāi)區(qū)，次生災(zāi)害頻發(fā)，嚴重影響施工安全。項目業(yè)主積極推廣“一法三卡”工作，對所有作業(yè)點安全狀況的預(yù)評估，布置充足的瞭望哨，嚴格按照設(shè)計要求的工順施工，采取了詳實的施工安全措施、制定了應(yīng)急預(yù)案，并多次組織安全措施的演練。以上措施在施工過程中，取得了可喜的效果。

參考文獻

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