摘要 高原大風(fēng)地段經(jīng)常遇到崩塌、滑坡、地面沉降、泥石流等各類地質(zhì)災(zāi)害問題，文章就高原大風(fēng)地段公路施工中的地質(zhì)災(zāi)害開展防治技術(shù)研究。通過強(qiáng)化地質(zhì)勘察，掌握施工區(qū)域地質(zhì)條件和災(zāi)害特點(diǎn)，制定針對(duì)性的防護(hù)措施；在施工過程中，盡量避免對(duì)斜坡進(jìn)行大規(guī)模的人工開挖和改造，以免破壞原有的穩(wěn)定性；對(duì)可能發(fā)生崩塌、滑坡等災(zāi)害的區(qū)域，采取支擋、加固和排水等措施，減小災(zāi)害發(fā)生的可能性，加強(qiáng)地質(zhì)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害。對(duì)實(shí)際工程的測(cè)試表明，5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)中的地面沉降量始終保持在8 mm以內(nèi)；10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中的位移量始終在20 mm以內(nèi)，沉降量和位移量都在安全范圍內(nèi)，取得了較好的地質(zhì)災(zāi)害防治效果。

關(guān)鍵詞 高原地區(qū)；大風(fēng)地段；公路施工；地質(zhì)災(zāi)害；路基邊坡；防治技術(shù)

中圖分類號(hào) P642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）07-0060-04

0 引言

高原大風(fēng)地段的交通公路建設(shè)中，由于自然環(huán)境惡劣且大風(fēng)天氣頻繁，會(huì)給施工帶來極大的挑戰(zhàn)和困難，如何采取有效的地質(zhì)災(zāi)害防治措施是保障公路施工順利進(jìn)行的重要課題。在施工過程中，要充分了解施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件，掌握地層結(jié)構(gòu)情況，為制定科學(xué)合理的施工方案提供依據(jù)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊坡和路面的穩(wěn)定性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，為施工人員提供準(zhǔn)確的預(yù)警信息。為了確保施工安全、環(huán)境保護(hù)和工程質(zhì)量的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，需要不斷探索和創(chuàng)新地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)，確保工程項(xiàng)目安全有序地推進(jìn)[1]。在高原大風(fēng)地段公路建設(shè)施工中，由于對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性有限，傳統(tǒng)技術(shù)難以全面考慮各種因素的影響，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，導(dǎo)致防治效果不佳。不僅影響了施工效率和建設(shè)質(zhì)量，也給施工安全和環(huán)境保護(hù)帶來了潛在風(fēng)險(xiǎn)。為了保證高原大風(fēng)地段公路建設(shè)施工效果，該文以地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)為研究對(duì)象，并結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行分析。

1 高原地區(qū)道路施工地質(zhì)災(zāi)害種類及防治

地質(zhì)災(zāi)害是大自然的自發(fā)運(yùn)動(dòng)以及人類活動(dòng)導(dǎo)致的，對(duì)人們生活及工程建設(shè)活動(dòng)產(chǎn)生重要影響，其特性包括突發(fā)性、高頻性、密集性以及持續(xù)改變性。在道路建設(shè)施工過程中，對(duì)于各類地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)一般涉及多個(gè)不同的學(xué)科領(lǐng)域，包括土木工程、巖土工程、地質(zhì)災(zāi)害學(xué)、環(huán)境科學(xué)等，涵蓋了道路工程的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、管理等方面，尤其是在高原大風(fēng)地區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害的種類主要包括崩塌、滑坡、泥石流以及地震等自然災(zāi)害[2]。

1.1 崩塌災(zāi)害及防治技術(shù)

崩塌是指由于自然因素或人為活動(dòng)導(dǎo)致的山體、巖石或土體的不穩(wěn)定和破壞，進(jìn)而引起的物質(zhì)下落現(xiàn)象，在高原大風(fēng)地段，這類地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象通常較多發(fā)生在陡峭的斜坡、峭壁或裂縫發(fā)育的巖石區(qū)域。在崩塌碎落發(fā)生區(qū)，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，導(dǎo)致巖石和土壤的穩(wěn)定性較差，區(qū)域內(nèi)的土壤和巖石可能會(huì)因?yàn)樽匀磺治g、水文變化或者重力作用而發(fā)生移動(dòng)或下滑[3]。如果再遇到強(qiáng)降雨、地震或人為振動(dòng)等外部擾動(dòng)，原本不穩(wěn)定的斜坡更加容易發(fā)生崩塌，導(dǎo)致大量土石松動(dòng)甚至坍塌，會(huì)給公路建設(shè)施工造成重大安全隱患。高原地區(qū)公路邊坡不良地質(zhì)崩塌如圖1所示。

高原大風(fēng)地段公路建設(shè)施工中，當(dāng)路基為高填土?xí)r，由于外部地質(zhì)力或地下水滲漏，路基很容易發(fā)生塌方等災(zāi)害。針對(duì)這些問題，通常采用以下方法：用鉆機(jī)在高填土上適當(dāng)位置鉆孔進(jìn)行成排鋼管樁施工，注入純水泥漿，對(duì)高層進(jìn)行注入固結(jié)，增強(qiáng)高填土的穩(wěn)定性，防止發(fā)生崩塌。對(duì)于邊坡上懸有危石，但地基條件較好及巖體較完整的情況，一般采用鋼筋混凝土柱支護(hù)進(jìn)行加固，提高危險(xiǎn)巖石的穩(wěn)定性，防止倒塌。對(duì)于較陡的柱坡，如果無法采用砂漿支撐邊坡且也不能刷坡時(shí)，可采用鋼筋混凝土柱進(jìn)行支撐，防止山體滑坡。對(duì)于路基以上局部邊坡塌陷，可采用內(nèi)用干碎石料和表層水泥砂漿碎石進(jìn)行修復(fù)的方式，提高邊坡的完整性和穩(wěn)定性。對(duì)于邊坡危巖底部巖體高大，無條件支護(hù)或支撐，且兩端有基礎(chǔ)的情況，可在危巖下方設(shè)置梁對(duì)危巖進(jìn)行支撐，提高邊坡中危險(xiǎn)巖石的穩(wěn)定性。如果巖層抗風(fēng)化性能較差，為防止邊坡開挖后加速巖石脫落，可采取水泥砂漿覆蓋措施進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)設(shè)置擋土墻提供保護(hù)，增加巖層的耐候性，防止石塊剝落和掉落。在公路兩側(cè)坡度較大的山區(qū)，可采用棚屋將落石路徑與路面隔離，洞頂填有砂石混合料作為緩沖層，起到防止巖石墜落的作用，確保了道路施工安全。

1.2 滑坡災(zāi)害及防治技術(shù)

邊坡的穩(wěn)定性是決定山體垮塌、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害是否發(fā)生的關(guān)鍵因素，提高邊坡穩(wěn)定性至關(guān)重要，也是實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害管理效果顯著提升的必要條件。針對(duì)滑坡體的不同形式，一般可以采取加強(qiáng)排澇、圬工保護(hù)、綜合預(yù)防和改善滑坡體表面巖土狀況等整治措施。其中，高原地區(qū)的邊坡穩(wěn)定性主要受巖石構(gòu)造和巖土成分影響，主要包括沖刷巖、黏土、石英、泥灰?guī)r、風(fēng)化巖、滑石等多種類型巖石[4]。由于巖土構(gòu)造具有復(fù)雜性，巖石的完好狀態(tài)與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，而黏土填充物和破碎巖石的存在，具有極易溶解的特點(diǎn)，會(huì)受到氣候的影響而減少自身的風(fēng)阻力。如果這些區(qū)域積水，其抗剪能力就會(huì)下降，導(dǎo)致巖體中出現(xiàn)空洞，進(jìn)而導(dǎo)致滑坡問題的發(fā)生。高原區(qū)域山體滑坡形成要素如圖2所示。

在高原大風(fēng)地段公路建設(shè)施工中，滑坡治理主要是排水支擋，設(shè)置明溝等阻斷地下水補(bǔ)給，通過在地表設(shè)樁錨固等方式，提高滑坡的穩(wěn)定性。要采取必要的地表排水措施，防止水從邊坡流入滑坡區(qū)，通過設(shè)置集水溝的形式收集從坡頂流向斜坡的水，通常在距離可能發(fā)生滑坡的邊界5 m處設(shè)置一條環(huán)形集水溝。對(duì)于泉水裸露的滑坡，要建設(shè)滲溝與明溝相結(jié)合的引水渠，在地表水滲漏的地區(qū)也可以修建隔離墻阻斷水的沖刷。同時(shí)，需要設(shè)立滯水盲溝，溝底應(yīng)在滑面下方埋設(shè)防水層，還需要設(shè)置反濾層并修建砂漿隔水墻。針對(duì)地下水埋藏較深，地質(zhì)條件惡劣易發(fā)生滑坡的區(qū)域，可以通過布置溝槽和防滑樁的形式，將部分樁置于滑坡端部較薄的前部穩(wěn)定層中，利用錨固作用和抗滑段的抗滑力，既可以抵抗山體滑坡，也減少了防滑樁的應(yīng)力作用[5]。如果抗滑坡樁不足以抵抗滑坡力，則需要多設(shè)幾排，有效地抵抗滑坡。在地表設(shè)樁，將預(yù)應(yīng)力鋼筋固定在滑坡面以下的巖層中，通過錨固提高滑坡的穩(wěn)定性，通過注入漿液到樁體中，調(diào)節(jié)滑坡帶土體的性質(zhì)，增加樁體強(qiáng)度，提升抗滑力，還可以采用生物保護(hù)法，例如種植適宜的花草使得土壤固結(jié)，提升護(hù)坡效果。

1.3 泥石流災(zāi)害及防治技術(shù)

在高原大風(fēng)地段公路施工中對(duì)泥石流災(zāi)害開展防治措施，利用鉆機(jī)在高填土上適當(dāng)位置鉆孔進(jìn)行成排鋼管樁施工，注入純水泥漿以對(duì)坡體高層進(jìn)行固結(jié)。洞頂填有砂石混合料作為緩沖層，并能引導(dǎo)泥石流沿預(yù)定路徑快速穿越道路，既可以保護(hù)道路設(shè)備免受滑坡?lián)p壞，也保障了道路交通的安全。為了使泥石流能夠順利流過排水導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，防止其堵塞排水導(dǎo)流道并直接沖向坡腳，當(dāng)泥石流通過排水導(dǎo)槽時(shí)，要提前控制位置勢(shì)能的變化與泥石流運(yùn)動(dòng)過程中能量損失和動(dòng)能增益之和的關(guān)系[6]，計(jì)算表達(dá)式為：

式中，g——重力加速度；v0——泥石流運(yùn)動(dòng)速度；q——泥石流的能量損失；ΔH——位置變化量。根據(jù)泥石流的災(zāi)害特點(diǎn)，采取泥石流導(dǎo)流、排水腳手架相結(jié)合的防治措施。因霜凍風(fēng)化和冰磧堆積而形成的松散礫石邊坡泥石流，泥石流的源區(qū)、環(huán)流區(qū)和溝通區(qū)均在同一邊坡上。由于其堆積松散且邊坡穩(wěn)定性差，當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，松散的碎石很容易滑落并流至坡基，進(jìn)而堵塞道路[7]。因此，對(duì)于此類泥石流的治理，應(yīng)通過在泥石流主通道道路上搭設(shè)帶梁的腳手架，引導(dǎo)泥石流順利通過道路的方式進(jìn)行防治，泥石流棚架防治措施如圖3所示。

1.4 地震災(zāi)害及防治技術(shù)

在高原大風(fēng)地區(qū)，一般都會(huì)呈現(xiàn)出自然環(huán)境惡劣、地震多發(fā)且地勢(shì)陡峭等方面特點(diǎn)。在道路建設(shè)施工過程中，針對(duì)道路路基邊坡的防護(hù)技術(shù)得到了廣泛關(guān)注。其中，應(yīng)用較多的是多種新型的邊坡防護(hù)技術(shù)，例如土壤—結(jié)構(gòu)相互作用的數(shù)值模擬技術(shù)、錨索網(wǎng)技術(shù)、錨索錨桿技術(shù)、錨索錨塞技術(shù)、防護(hù)網(wǎng)技術(shù)、動(dòng)力錨桿技術(shù)以及高分子土工合成材料和深層加固技術(shù)等，這些技術(shù)在高原地區(qū)的道路路基高陡邊坡和復(fù)雜地質(zhì)條件下得到了廣泛應(yīng)用[8]，對(duì)提高道路路基邊坡的穩(wěn)定性、強(qiáng)化路基邊坡抗滑性能以及提高抗震性能都具有顯著效果。

2 實(shí)例論證分析

2.1 工程概況

以新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州高原大風(fēng)地段的某段公路建設(shè)工程為例，在建公路全長90 km，其中有30 km處于高原大風(fēng)地段，該地段海拔高，大風(fēng)天氣極為常見，最高風(fēng)速可達(dá)到30 m/s。由于受到強(qiáng)風(fēng)的影響，該地段的土壤和巖石易受風(fēng)蝕，導(dǎo)致嚴(yán)重的邊坡不穩(wěn)問題，進(jìn)而引發(fā)滑坡、塌方等地質(zhì)災(zāi)害。在高原大風(fēng)地段公路建設(shè)施工中，對(duì)公路建設(shè)施工過程中地面沉降情況進(jìn)行測(cè)試。在選定的測(cè)試區(qū)域內(nèi)，根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和潛在沉降區(qū)域?qū)Σ贾玫?個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行位置標(biāo)記和編號(hào)。以1個(gè)月為期限，通過GPS定位系統(tǒng)等設(shè)備對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，建立土力學(xué)模型，通過Matlab軟件模擬實(shí)際施工情況來對(duì)黏性土層的最終沉降量進(jìn)行計(jì)算監(jiān)測(cè)。

2.2 結(jié)果與分析

在監(jiān)測(cè)過程中，根據(jù)設(shè)置的5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)來觀測(cè)裂縫兩側(cè)土體的相對(duì)位移變化，運(yùn)用應(yīng)力測(cè)量設(shè)備進(jìn)行沉降量監(jiān)測(cè)，得到具體的沉降量變化過程如圖4所示。

由圖4可知，經(jīng)過30 d的時(shí)間，5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)中的地面沉降量始終保持在8 mm以內(nèi)，沉降量結(jié)果符合預(yù)期。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，在靠近山體的一側(cè)公路，由于受到風(fēng)量的影響，沉降量在第1 d的起初值均在7 mm左右，而由于高原大風(fēng)地段公路區(qū)域的土壤易被侵蝕，從而導(dǎo)致地面沉降量較大。經(jīng)過防治后在第30 d，其地面沉降量最大值為3 mm左右，最小值僅為0.2 mm左右，說明對(duì)于已出現(xiàn)的沉降區(qū)域，采取本文防治技術(shù)可以針對(duì)地面沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)并根據(jù)具體沉降量進(jìn)行有效治理。

為了驗(yàn)證該文防治技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用性，在高原大風(fēng)地段公路建設(shè)施工中選擇一段200 m×15 m的公路邊坡作為滑坡監(jiān)測(cè)的測(cè)試對(duì)象。為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，在邊坡上布置了10個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)上布置傾斜感應(yīng)器和應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，開展全程監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)位移量增大到20 mm以上時(shí)，公路邊坡存在明顯的滑坡跡象，得到具體位移變化情況如表1所示。

由表1可知，在施工初期內(nèi)，公路邊坡的位移量較小。但是隨著建設(shè)施工的進(jìn)行，由于受到高原大風(fēng)和連續(xù)降雨的影響，其他區(qū)域的公路邊坡位移量呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)；而處于10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中的邊坡位移量始終保持在20 mm以內(nèi)，整體位移量保持在安全范圍內(nèi)，沒有出現(xiàn)滑坡等跡象，說明通過該文地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)能夠更加及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)邊坡滑坡等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警，避免大面積崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

3 結(jié)束語

該文通過對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新，以高原大風(fēng)地段的公路建設(shè)實(shí)際工程為例展開研究，對(duì)高原大風(fēng)地段公路地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，提出了相應(yīng)的防治技術(shù)和措施，實(shí)現(xiàn)了公路建設(shè)的安全施工。但該設(shè)計(jì)還存在不足之處，如工期的不合理分配問題，地下水分布問題，設(shè)置擋風(fēng)墻問題等。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊坡和路面的穩(wěn)定性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，采取有效的應(yīng)對(duì)措施，提高了對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)對(duì)能力，最大限度地減少災(zāi)害造成的影響，為高原大風(fēng)地段的公路建設(shè)施工提供更加可靠的保障。

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