山西省部分運(yùn)營(yíng)高速公路地質(zhì)病害調(diào)查

隋來(lái)才，付國(guó)茂

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

0 引言

地質(zhì)病害是由于工程體所處的工程地質(zhì)條件較差，遇到地下水或下滲地表水，工程體的工程地質(zhì)條件惡化，繼而產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害[1]。地質(zhì)病害在高速公路工程中極為常見(jiàn)，主要表現(xiàn)為路基沉陷、邊坡失穩(wěn)、隧道滲水等。2006年3月28日太舊高速K460+500處石太方向路面發(fā)生沉陷、開(kāi)裂（見(jiàn)圖1）就是典型的地質(zhì)病害，塌陷時(shí)路面突然整體塌陷，路基向外滑移，路面沉陷最大深度達(dá)到3.5 m，塌陷范圍發(fā)展為石太方向整幅116 m及太石方向超車道64 m。塌陷段原是舊河槽，底層土壤長(zhǎng)期滲水，冬冰春融使土層強(qiáng)度降低路基產(chǎn)生沉陷。

山西省高速公路通車?yán)锍涕L(zhǎng)，沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，山嶺、丘陵、平原各類地形齊備，受自然應(yīng)力作用及人類活動(dòng)的影響，常發(fā)生崩塌、滑坡、隧道滲水等地質(zhì)災(zāi)害，制約著高速公路運(yùn)營(yíng)安全和使用壽命。為了確保運(yùn)營(yíng)公路暢通，保護(hù)人民生命、財(cái)產(chǎn)安全，地質(zhì)災(zāi)害防治工作已刻不容緩，有效地控制和減輕地質(zhì)災(zāi)害對(duì)高速公路造成的破壞已是山西省高速公路管理部門(mén)亟需解決的一個(gè)重要問(wèn)題。

開(kāi)展高速公路地質(zhì)病害調(diào)查工作有助于摸清高速公路地質(zhì)病害的分布、特點(diǎn)等，進(jìn)而為做好高速公路的防災(zāi)減災(zāi)工作起到積極作用。

山西省交通科學(xué)研究院作為牽頭單位會(huì)同河南省水利科學(xué)研究院于2010年1月—2011年10月對(duì)太祁高速羅夏祁段、太原東環(huán)、太原西北環(huán)、得大、大新、離軍、汾離、運(yùn)城繞城、運(yùn)三、運(yùn)風(fēng)、祁臨、臨侯、晉濟(jì)、晉焦、晉陽(yáng)、長(zhǎng)晉、太長(zhǎng)、長(zhǎng)邯高速等全省部分運(yùn)營(yíng)高速公路開(kāi)展了地質(zhì)病害調(diào)查工作，通過(guò)該次調(diào)查基本摸清了全省的高速公路地質(zhì)病害狀況，并對(duì)今后高速公路建設(shè)提出了一些有益的建議。

圖1 太舊高速K460+500處石太方向路面發(fā)現(xiàn)沉陷、開(kāi)裂遠(yuǎn)景照

1 病害情況[2]

1.1 總體情況

該次調(diào)查過(guò)程中，按照病害突發(fā)的可能性、危害程度等因素分亟需處理的病害、需進(jìn)一步觀測(cè)的病害、需簡(jiǎn)單處理的病害等3類，查出的數(shù)量分別為13、44、56處。按病害發(fā)生的部位又分為路基類、邊坡類、橋臺(tái)(墩)類、隧道類等4類，數(shù)量分別為12、74、6、21 處。

1.2 路基類病害

路基路面類水文地質(zhì)病害大都是因?yàn)榈鼗磷陨韺偬厥鈳r土（濕陷性黃土、軟土等），加之設(shè)計(jì)施工過(guò)程中沒(méi)有引起足夠的重視而產(chǎn)生路基的不均勻沉降，最終導(dǎo)致路面局部沉陷。

典型案例：太原東環(huán)K10+950處路基外側(cè)積水引起路基沉陷(見(jiàn)圖2)，該處路基黃土屬自重濕陷性黃土。由于路基一側(cè)排水不暢(見(jiàn)圖3)，致使路塹路基下沉，最大下沉達(dá)10 cm。

圖2 太原東環(huán)K10+950處路基沉陷

圖3 太原東環(huán)K10+950處路基外側(cè)排水不暢

1.3 邊坡類病害

該次調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的邊坡病害最多，總體分為3類。

第1類，邊坡采取了支護(hù)措施，但是由于泄水孔被堵塞等原因，邊坡排水不暢，引起滑坡。

典型案例：太舊高速石太方向K420+880—K420+930右側(cè)滑坡(見(jiàn)圖4、圖5)，此處為挖方路段，路基右側(cè)坡體為黏土、砂、巖石混合體，在1996年8月發(fā)生過(guò)滑坡。本次調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：山體頂部有一條長(zhǎng)約40多米、寬約25 cm的裂縫，該坡體為排水不暢引起的滑坡。

圖4 太舊高速石太方向K420+880—K420+930右側(cè)護(hù)坡

圖5 太舊高速石太方向K420+880—K420+930右側(cè)坡體頂部有裂縫

第2類，對(duì)于部分巖質(zhì)邊坡，設(shè)計(jì)施工過(guò)程中是穩(wěn)定的，但高速路經(jīng)過(guò)多年運(yùn)營(yíng)，巖石風(fēng)化，邊坡發(fā)生崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

典型案例：長(zhǎng)晉高速K21+100處邊坡(見(jiàn)圖6、圖7)，該處裸露的巖質(zhì)邊坡易發(fā)生崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

圖6 長(zhǎng)晉高速K21+100處巖質(zhì)邊坡

圖7 長(zhǎng)晉高速K21+100處邊坡發(fā)生崩塌

第3類，由于黃土具有較好的直立性，在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中為節(jié)省投資對(duì)該類邊坡沒(méi)有采取支護(hù)措施，在投入運(yùn)營(yíng)后，該類邊坡發(fā)生垮塌、土滑、土溜等。

典型案例：長(zhǎng)邯高速K913+300—K913+900處邊坡(見(jiàn)圖8、圖9)，該處邊坡發(fā)生了垮塌。

圖8 長(zhǎng)邯高速K913+300—K913+900處邊坡垮塌

圖9 長(zhǎng)邯高速K913+300—K913+900處邊坡垮塌

1.4 橋臺(tái)(墩)類病害

橋臺(tái)（墩）類水文地質(zhì)病害在該次調(diào)查過(guò)程中也屢有出現(xiàn)，其中一類是由于浸水橋臺(tái)橋基或擋墻被掏蝕而出現(xiàn)自身強(qiáng)度降低，同樣危及橋的穩(wěn)定性。

典型案例：長(zhǎng)邯高速陽(yáng)光大橋（邯鄲一側(cè)）橋臺(tái)基部沖蝕嚴(yán)重(圖10)。

圖10 長(zhǎng)邯高速陽(yáng)光大橋橋臺(tái)基部沖蝕嚴(yán)重

另一類是由于受到水的沖刷剝蝕，橋臺(tái)（墩）受到破壞，危及橋的整體穩(wěn)定性。

典型案例：大新高速下米莊水庫(kù)大橋橋墩被剝蝕嚴(yán)重(圖 11)。

圖11 大新高速下米莊水庫(kù)大橋橋墩被剝蝕嚴(yán)重

1.5 隧道類病害

隧道類地質(zhì)病害在調(diào)查過(guò)的隧道中多表現(xiàn)為裂縫較多、滲漏水。

典型案例：太舊高速北茹隧道滲漏水(見(jiàn)圖12)。

圖12 北茹隧道內(nèi)滲漏水

2 建議

a)對(duì)于特殊巖土、不良地質(zhì)路段路基，除進(jìn)行地基處理外，還應(yīng)排除誘發(fā)特殊巖土性質(zhì)改變、不良地質(zhì)現(xiàn)象再次出現(xiàn)的因素。

b)邊坡設(shè)計(jì)中排水措施一定要有效、得當(dāng)，以保證坡體中的水能及時(shí)排除，以免發(fā)生滑坡。

c)從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，應(yīng)在高速公路修建時(shí)對(duì)直立性較好的黃土邊坡進(jìn)行處理，以免運(yùn)營(yíng)后出現(xiàn)垮塌、土滑、土溜等。

d)在高速公路修建過(guò)程中，應(yīng)對(duì)裸露的巖質(zhì)邊坡進(jìn)行處理，特別是易風(fēng)化的巖質(zhì)邊坡。

e)隧道滲漏水現(xiàn)象在運(yùn)營(yíng)隧道中較為普遍，應(yīng)及時(shí)處置。

f)為了有效防治高速公路病害，主管部門(mén)應(yīng)開(kāi)展災(zāi)害預(yù)警及地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案的編制工作。