摘要:本文就公路建设中经常遇到的滑坡、坍塌、泥石流等地质病害的成因与主要防治措施进行分析和研究。并结合泸水县的地形、地质构造、岩性、水及不合理的人类活动等因素分析,指出泸水修建公路及养护公路,路基滑坡、坍塌、泥石流的情况。结合泸水修建公路及县乡村公路养护滑坡、坍塌、泥石流路基防治成果实例,提出因地制宜,综合防治滑坡、坍塌、泥石流等地质病害,保证公路路基安全。
关键词:公路、滑坡、坍塌、泥石流防治
泸水县位于云南省西部偏北,北连福贡县、东接云龙县、南接保山和腾冲县、西邻缅甸。东西最大横距58公里,南北最大纵距108公里,总面积为2938平方公里。泸水县居于高山深峡,东西两岸分别为碧罗雪山和高黎贡山,属怒江峡谷下端,境内山高坡陡,岩石破碎,地质复杂,泥石流最为突出,滑坡较多。有时淹埋田舍和庄稼破坏公路与桥梁,甚至中断交通给国家和人民造成巨大损失。所以为了我们的经济快速发展,预防不必要的损失,认为对处治路基滑坡,坍塌、泥石流的实践,进行总结分析、研究,具有重要现实意义。
一、公路建设中出现的滑坡、坍塌、泥石流的成因
1、滑坡、坍塌、泥石流
滑坡、坍塌与泥石流等不良地质现象,是山区公路的主要病害之一。公路滑坡、坍塌、泥石流就其概念而言,滑坡是山坡堆积层或岩层在自重作用下,沿滑动面下滑的现象。坍塌主要是山坡堆积物或路基土体在自重作用下,沿边坡产生不同程度的上坍以及路基存在的不稳定出现的下塌。泥石流是沿一定沟谷或山坡冲沟,暴雨的激活,洪水夹带大量泥砂、砾石、石块和漂石所形成的泥石洪流。大型泥石流,其危害较大,影响到人民的生命财产和公路路基安全。
2、公路滑坡、坍塌、泥石流的分类
(1)公路滑坡的分类
1)按滑坡体的物质组成分为堆积层滑坡、残积层滑坡、粘性土滑坡、堆积土滑坡、破碎岩石滑坡。
2)按滑坡体的厚度分为浅层滑坡、中层滑坡、深层滑坡。
3)按滑坡各部分滑动的先后顺序分为牵引式滑坡和推动式滑坡。
4)因工程实施中开挖现成临空面后,形成的工程滑坡。
(2)坍方的分类
坍方主要指崩塌。崩塌分为山崩、碎落和落石。
(3)泥石流的分类
按其危害程度,一次性固体物冲击数量的多少和流域面积大小划分为大、中、小型三类泥石流。
1)一次性固体物冲击数量小于10000M3、流域面积小于2K M2,危害程度轻微的为小型泥石流。
2)一次性固体物冲击数量大于10000 M3,小于等于10万M3、流域面积大于等于2 KM2、小于等于10KM2,危害程度中等的为中型泥石流。
3)一次性回体物冲击的数量大于10万M3、流域面积大于10KM2,危害程度严重的为大型泥石流。
(4)引起滑坡、坍方、泥石流的因素分析
滑坡、坍塌、泥石流产生的主要原因是地表水或地下水浸入土体,土体单位自重增大,内部土体抗剪强度降低所致滑坍,滑坍体(物)及松土、石,在暴水的激发下,导致泥石流。在开挖、开荒种植不当等人为因素或地震、水冲击等自然力作用下,土体平衡条件受到破坏,即能形成滑坡、坍方和泥石流。因此,凡是引起改变斜坡外形和使岩土性质恶化的所有因素,都是影响滑坡、坍塌和泥石流形成的因素,这些因素主要表现在以下几方面。
1)地形:泸水地处横断山脉南端的滇西纵谷区:东部碧罗雪山与西部高黎贡山夹怒江由北向南纵贯全境,呈“V”字地形,地势北高南低,境内最高点丫扁山,海拨4162米,最低点冷水沟,海拔738米,随着海拔高低呈亚热带、温带、寒带的立体气候,年平均气温150C。公路位于山岭重丘区,即山高谷深,横坡陡峻,是产生滑坡、坍塌、泥石流的基本条件。
2)地质构造:泸水位于怒江两岸,山高谷深、横坡陡峻、岩石破碎、地质复杂,裂隙、断层构造较为突出。地表水渗入土体或者岩层,而发生公路滑坡、坍塌、泥石流。
3)岩性:泸水主要岩层有石灰岩、花岗岩、片麻岩、砂岩、石英岩、弦武岩、泥质砂岩等。经调查,滑坡、坍方、泥石流原因产生于疏松的土层、或坚硬性脆的岩石以及坚硬岩或岩林内存在有利于滑动的软弱层和易于亲水软化的土层软质岩层中,砂质岩软硬互层的陡峻斜坡。
4)水:泸水降水量较充沛,年平均降水量1185mm,公路上滑坡、坍塌、泥石流路基的许多工程实例,使我们深切认识到,水是形成滑坡、坍塌、泥石流的主要条件。当水渗入滑坡体后,不但可以增大滑坡的下滑力,而且将迅速改变滑动面(带)土石的性质,降低其抗剪强度,滑坡就是沿着含水层或者土体(质)变化层或者岩石分层中由于在水和岩体自重的作用下产生滑动。我们还知道,大规模的坍塌多发生在暴雨、长时间降雨之后,这是因为降雨现成的地表水渗入岩体裂隙后,一方面会增加岩体的自重,另一方面能使裂隙中的充填物或岩体中的某些软弱夹层软化,并产生静水压力及动水压力,使斜坡岩体的稳定性降低,或者由于流水掏刷坡脚,使路基失稳而发生坍塌。滑坍后的堆积物以及松散土、石体在暴雨的激发下,形成了泥石流。
5)人类活动:据统计资料表明,泸水县土地资源,大于150C的缓坡,陡坡占89.5%。由于我市农村经济文化和科学技术落后,农作物产量低,广种薄收,随着人口的增多,毁林开荒普遍、森林覆盖率不断下降,水土流失加剧。尤其近年来,在交通便利的公路沿线上下山坡上挖山造田、开山种地、以及通村和通组公路开挖、山体植被遭受严重破坏、不少地域变成荒山秃岭。造成了极为严重的水土流失和人为坍塌等致使泥石流泛滥成灾。由此可见,人类不适当的活动是引起公路边坡形成的滑坡、坍塌、泥石流病害等人为因素。
二、公路滑坡、坍塌、泥石流路基的防治
1、抓好工程地形、地质勘测是有效防治滑坡、坍塌、泥石流路基的重要环节
为有效防治公路沿线的滑坡、坍塌、泥石流的形成,影响路基安全。首先,在公路选线时,必须对滑体和泥石流常发地带进行认真的分析,由于受地形限制的地段,应当对实际地形进行详细的调查,掌握工程地质水文、地形、地貌特征,充分做好地质勘察、测绘、勘探和试验和路线勘测工作。
测绘是滑坍体和泥石流调查的主要方法之一。对一般的滑坍体和小型泥石流,我们多凭经验查看了解,分析原因,决定防治措施,测绘横断面图以确定工程量。对中型以上的滑坡、坍塌、泥石流路基,则进行地形图测绘。通过测绘,查明滑坍体和泥石流的地形、地貌,水文地质特征,弄清滑坡范围及在此范围内的不同滑动部分的界限和引起泥石流发生的汇水面积等,如滑坡裂缝的分布形状、位置、长度、宽度及其连通情况,泉水的出露位置,岩层层面情况,裂隙发育程度,有无软弱夹层和裂隙水活动等。
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勘探常用的有挖探、物探和钻探三种方法,一般情况,我们常用挖探方法,通过挖抗,了解下伏土层基岩的岩性分布及地质构造情况,了解滑坡体的内含水层的分布范围等。对大型或特殊滑坡体应请地质部门进行钻探,提出滑坡工程地质图和滑坡主滑断面图,查明滑坡体的厚度,通过钻孔取样试验,提出各单元岩土层的物理力学性质指标和地基承载力标准值。
通过现场的勘察、测绘、勘探和试验等工作,为防治滑坡的形成和对滑坡的处治及工程设计提供科学依据。
2、必须贯彻“预防为主,防治结合,防重于治”的方针是防治滑坡、坍塌、泥石流影响路基安全
多年来,为减少水毁损失,我们按照省公路局《水毁预防及抢修管理暂行办法》的要求,对水毁预防工作早布置、早安排,做好汛前检查,查水毁隐患:即检查截水沟、边沟、桥涵等排水系统是否完好畅通,滑坡、坍塌路段的裂缝是否填塞夯实,沿河路基的下边坡会不会受洪水威胁泥石流常发地段是否设置了防治措施等等。对检查发现的隐患,及时采取一定的工程防治措施,并要求在雨季到来之前完工。这样,既可少花钱、多办事,又可增强公路抗灾能力。
在县乡村公路养护中我们坚持雨季“三查”:即雨前查隐患,雨中查险情,雨后查损失,天天巡视,及时排除险情,对减少或消除路基滑坡、坍方、泥石流也发挥了重要作用。
3、防治滑坡、坍塌、泥石流的主要措施
(1)滑坍路基的防治措施
1)排水
在滑坍体上方,按其汇水面积及降雨情况,结合地形采取设置一道或几道截水沟,使地表水全部汇入截水沟,引至路基边沟或涵洞排除地表水。填塞裂缝,填平洼地,整平夯实山坡坡面等措施是排除地表水、防止形成新的冲刷的有效方法。
当滑坍体内有地下水出露时,可在地下水层中设置盲沟,籍以排除地下水。
2)设置构造物,维持土体平衡
若滑坍体底部有坚实基底,且滑坡推力不大,可设置抗滑挡土墙。这类处治措施对维持土体平衡比较有效,因此,在我们的工程实践中常被广泛采用。
若滑坍体底部有未扰动层,可打钢筋混凝土桩或木桩,以阻止坍体滑动。过去,我们在一些出水丰富的小型滑坍体上打木桩,也曾收到一定成效。但木桩易腐,耐久性差,随着时间的推移,阻止滑坍的作用慢慢减弱。
清理坍方与支挡相结合,减载放缓,以使路基形成自然稳定。公路上边坡产生的一般滑坡,一般采用人工配合机械清除的方法。对大型滑坡采用清除坍方减载与抗滑挡土墙支挡或者采用抗滑桩进行支挡治理。
3)稳定边坡
退耕还林,减少人为因素的影响。为减少地表水浸入土体,控制滑坍路基的恶化,我们为了公路能为社会长期服务,促进经济,可以考虑政府协调支持促使农户将滑坍体上方山坡水田改种旱地作物或退耕还林,这对稳定边坡有明显效果。
刷坡减载,根据边坡地形特点和地质条件,采用刷方减缓坡度或在滑坍体上挖去趋于不稳定的部分土体,减轻滑坡体重力,以减少下滑的牵引力,增强滑坡体的稳定性。在工程实践中,采取这种措施,对稳定边坡有良好的作用。
(2)泥石流路基的防治措施
泥石流的形成,带来大量泥砂、砾石、石块和漂石洪流。存在小雨小泻,暴雨成灾,淤阻公路、掩埋桥涵、毁坏路基、阻塞河流,冲毁土地、房屋、断绝交通的危害。其防治措施有:拦截、排导、拦排结合和治理山坡坡面。
采用沿沟谷分级设置截水墙拦截,拦截泥石流沿沟谷淤集。所设的截水墙拦砂坍工程断面尺寸、长度、埋置深度,分级间距等,根据实际自然条件,沟谷纵坡和固体物堆集数量现场测设后确定。此法适用于狭窄的沟谷及中小型泥石流,在实际工作中常采用。
采取在沟谷上下游设置排导沟排出泥石流排导。在跨越公路处设置桥涵。排导沟选用石砌圬工、素混凝土、片石混凝土结构,河底纵坡应大于10%,沟底面可做成圆弧形或抛物线型,加大水流的堆积作用,当沟谷自然坡度较陡时,应分台设置。排导沟的宽度和深度,应以来流压缩控制,不让泥石流堆积在沟中,排导沟适用大、中、小型泥石流。
我们在实际工作中,根据地形条件把拦、排方法结合起来同时使用,也产生了较好的效果。
治理山坡坡面。在沟谷不长,流源短时,可根据地形特点分别采用工程和生物防护山坡坡面。工程防护山坡坡面如浆砌片石防护、砼空心砖防护、喷浆防护、挂网喷锚防护、化学凝固防护等;生物护山坡坡面如铺草皮、种草、种树等。在泥石流发源地开挖截水沟分流水源,对各支沟采用支挡拦截都能起到治理效果。
总之,防治滑坍、泥石流路基方法措施有很多种,在此仅介绍上述几种。在实际工作中应根据实地自然条件,因地制宜,“对症下药”,综合治理才是滑坍、泥石流路基最有效的防治措施,才会收到事半功倍的效果。
4、公路建设和养护工程中,滑坡、坍塌、泥石流的防治成果实例
(1)1993年建设跃进桥至碧福桥公路,K127+600至K128+000段,在建设期间,本段地质整体滑坡,路基地表水丰富,路基较软。在建设中我们对该路段进行挖坑探查,查明有三层滑坡层,每层间距在1.5m—3m,滑层中间有润滑的胶泥,对此作了认真勘测设计处理,采用上边坡做挡墙,路基做盲沟排水,填塞裂缝措施,在裂缝上方做天沟截水等处理。经验收合格使用至今效果良好。
(2)1996年建设六片公路期间在K38+200至K38+300断面,离路基标高200米处山体滑坡,有1米深的错台和3米以上深的裂缝,经实地探查后,对此作了认真的设计,采用刷坡减重,填塞裂缝,在边坡上种草、植树、坡脚支挡等措施,经验收使用至今效果良好。
(3)1997年在建设六片公路期间,对K45+200—K45+240段河沟泥石流常发地段进行泥石流防治措施。在该路段上游40米、100处分别设置截水墙、拦砂坍、拦截泥石流,在跨越公路处设置净跨13米长的桥梁,上下游桥边缘以外设置10米长的排导沟。经验收使用至今效果良好。
(4)2005年在建设片马城区油路工程期间,对跃片公路K80+400—+600段上边坡滑坍,用重力式挡墙支挡、填塞裂缝措施来防止山体滑坡对路基路面的影响。使用至今良好。
(5)2007年养护花石公路中,对K12+300—+400段路基整体下滑,公路置于滑坍体上,清除与支挡,移线等措施都无济于事,只能临时处治滑坍体,用硬质粒料回填路基,严格控制压实度,铺筑过渡式路面维持车辆通行。
(6)2012年养护王玛公路中,对K6+150-+170段路基整体下滑,公路置于滑坍体上,经地质勘察,查明有二层滑坡层,每层间距在2m,滑层中间有润滑的胶泥,对此作了认真勘测设计,在路基下方采用桩基挡墙处理,使用至今良好。
三、结束语
回顾过去,对滑坍路基的处治做了一些工作,也取得了一定成效。但是,迄今为止,我对滑坍路基的认识还有一定差距,处治滑坍、泥石流路基也往往只是采取一些常规的方法。应当进一步应用科技含量高,处治效果好的方法,对公路工程中存在的地质病害进行处治。今后,我们进一步认真贯彻执行有关公路建设施工和养护技术规范,积极推广新技术、新工艺、新材料、新设备,积极探索治理地质病害的新方法,依靠科技进步来提高公路建设和养护技术水平。
参考文献
﹝1﹞泸水县县志
﹝2﹞李崇俭.浅析公路滑坍路基的处治
论文作者:王君武
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/5
标签:泥石流论文; 滑坡论文; 路基论文; 公路论文; 地质论文; 泸水论文; 山坡论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;