高寒山區(qū)不良地質(zhì)路段公路路基設(shè)計(jì)

高 永 民

(西安公路研究院，陜西 西安 710065)

高寒山區(qū)不良地質(zhì)路段公路路基設(shè)計(jì)

高 永 民

(西安公路研究院，陜西 西安 710065)

依托國(guó)道317線甘孜段改擴(kuò)建項(xiàng)目，重點(diǎn)調(diào)研了高寒山區(qū)不良地段路基變形、破壞類型，并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出該類路基病害防治措施以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以確保路基的穩(wěn)定及安全。

高寒山區(qū)，路基設(shè)計(jì)，泥石流，涎流冰，滑坡，崩塌

1 概述

公路路基是路面的基礎(chǔ)，它承載著路面結(jié)構(gòu)的重力與路面上的車輛荷載，同時(shí)還承受著自身的重力，因此路基是公路的承重主體[1]。在高寒地區(qū)路基的作用更加不容小覷，國(guó)道317線甘孜段，位于青藏高原到四川盆地的過(guò)渡地帶，溝深坡陡，河谷密布，地面起伏較大，相對(duì)高差高達(dá)3 000 m；路線穿越埡口位置，凍土與季節(jié)性凍土分布廣泛，春融季節(jié)，路基凍脹翻漿，高山融雪沖刷路基；高原地區(qū)雨季崩塌、泥石流、斷裂帶密布，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在威脅著該區(qū)域的公路工程。因此，路基的設(shè)計(jì)面臨實(shí)際工況的多樣性導(dǎo)致該區(qū)域路基設(shè)計(jì)困難重重。

2 高寒地區(qū)不良地質(zhì)路段情況

根據(jù)前期的調(diào)研及統(tǒng)計(jì)，工作區(qū)發(fā)育的不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有：滑坡、崩塌、泥石流、涎流冰等，公路特殊地質(zhì)主要表現(xiàn)為冰雪害、水毀、凍土翻漿等。

2.1 滑坡

位于高原嚴(yán)寒地區(qū)的滑坡，印度季風(fēng)影響較大，全年分為雨季和旱季，旱季集中在10月份～次年的5月份，6月份～9月份為雨季?；露喟l(fā)生在雨季，而此時(shí)也正是川藏北線交通繁忙的時(shí)期。該地區(qū)海拔較高，多在3 500 m以上，坡面植被稀少，多以高原草甸為主?；赂甙l(fā)區(qū)坡度多大于65°，坡面多為松散風(fēng)化巖石，碎石粒徑一般在25 cm～50 cm。雨季山高坡陡，集水面積較大，山體蓄水量有限，高山流水瞬時(shí)水量劇增，是威脅路基滑坡的主要因素。

該地區(qū)滑坡與行車荷載、邊坡結(jié)構(gòu)、降雨等因素息息相關(guān)?；掳l(fā)育一般位于碎散塊石厚度約25 m的填方路基地段。斜坡坡度較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，壓實(shí)度差。在雨季時(shí)，雨水下滲，坡體自身重力增加，再加上車輛荷載，很容易引起路基開(kāi)裂，進(jìn)而引起邊坡滑塌[2]。通過(guò)對(duì)國(guó)道317線俄爾雅塘至崗?fù)卸握{(diào)查，總共79個(gè)滑坡、滑塌。

2.2 碎落、崩塌

本段改建公路沿線公路內(nèi)側(cè)多為基巖邊坡，陡峭，巖性為板巖、變質(zhì)砂巖，坡面危巖，植被較少；局部路段內(nèi)側(cè)為土質(zhì)邊坡，坡體堆積碎礫石土，結(jié)構(gòu)松散，坡面大多無(wú)植被。因此崩塌、落石現(xiàn)象難以避免。由于路線走廊帶地形大多處在“V”形狹窄山谷地帶，在坡體裂隙水作用下，進(jìn)而使內(nèi)部裂縫密集發(fā)育，加劇了松動(dòng)巖體的下落。與上述成因一致，但是小塊巖石脫離坡體而滾落的稱為碎落(見(jiàn)圖1)。

2.3 泥石流

該地區(qū)地形陡峻，河床縱坡大、溝谷三面環(huán)山呈漏斗狀，并且?guī)r性軟弱，風(fēng)化嚴(yán)重，地震頻繁，斷裂帶集中，從而導(dǎo)致山體巖層破碎，雨季山洪頻發(fā)，加上山體碎落崩塌、滑坡等不良地質(zhì)災(zāi)害，為泥石流的發(fā)育提供了豐富的物質(zhì)條件。溝谷狹窄，堆積物深厚，為泥石流提供了地形條件，雨水的潤(rùn)滑作用，加劇了泥石流的發(fā)育。

2.4 涎流冰

涎流冰是高寒地區(qū)獨(dú)特的公路工程地質(zhì)現(xiàn)象，俗稱“冰包”。線路經(jīng)過(guò)山麓坡腳，溝口或路塹地段，破壞了天然水源原來(lái)的平衡狀態(tài)，以泉水形式溢出地表，流向公路，在路面上形成幾十米以致數(shù)百米的冰面，機(jī)動(dòng)車通過(guò)時(shí)非常危險(xiǎn)，經(jīng)常發(fā)生車毀人亡的惡性事件，當(dāng)冰雪消融以后，又給路基帶來(lái)凍脹翻漿，路基滑塌、水毀等病害，本項(xiàng)目共有17處涎流冰多發(fā)地段(見(jiàn)圖2)。

3 不良地質(zhì)路段路基處治

3.1 滑坡的處治

在該區(qū)修建公路，工程量大，條件艱苦，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，多采用擋土墻加鋼管樁支護(hù)，并且在擋土墻外側(cè)利用錨索橫梁加固。在對(duì)滑坡形成機(jī)理分析明確的前提下，綜合考慮工程實(shí)際工況，施工技術(shù)，經(jīng)濟(jì)等方面的適宜性。在實(shí)際操作上盡可能的使擋土墻和鋼管樁位于滑動(dòng)面下部。滑坡地表多為松散型坡面殘積土，在工程防護(hù)的基礎(chǔ)上可以適當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)刂脖坏倪m應(yīng)性，采用坡面植草(灌木)的方式，二者相結(jié)合，前期工程防護(hù)阻止滑坡的發(fā)育，待到植被根系密布后，通過(guò)植物的根系穩(wěn)固滑動(dòng)面殘積土，會(huì)有意想不到的防護(hù)效果。

3.2 泥石流的防治

泥石流的防治是高山峽谷地段路基防護(hù)的一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。根據(jù)多年道路工作者治理泥石流的經(jīng)驗(yàn)，泥石流的治理工作中應(yīng)堅(jiān)持綜合治理的原則，既要工程治理也需要生物防護(hù)相結(jié)合，由于條件的復(fù)雜性也需要養(yǎng)護(hù)相結(jié)合：

根據(jù)治理泥石流的原則和結(jié)合當(dāng)?shù)囟嗄陙?lái)治理泥石流的豐富經(jīng)驗(yàn)，沿線泥石流治理的工程措施主要有以下幾類[3]：

1)跨越工程：沿線中型泥石流和部分小型泥石流，由于受地形地貌及地質(zhì)條件的限制，平面上無(wú)繞避余地，因此采用橋梁、涵洞跨越泥石流溝谷。

2)過(guò)水路面：沿線局部路段地勢(shì)平緩的泥石流溝，對(duì)路線危害程度輕微，可設(shè)置一定長(zhǎng)度的水泥混凝土過(guò)水路面進(jìn)行治理。

3)排導(dǎo)工程：增設(shè)導(dǎo)流堤和截水溝等排導(dǎo)工程，因勢(shì)利導(dǎo)，改善泥石流的流勢(shì)，有效地改善泥石流對(duì)路基的破壞。

4)管理和養(yǎng)護(hù)：當(dāng)?shù)仞B(yǎng)護(hù)部門大力協(xié)作，提高山坡的植被覆蓋率，并加強(qiáng)水土保持，杜絕破壞原有脆弱的生態(tài)環(huán)境。泥石流暴發(fā)后，加強(qiáng)河道的清理，防止堵塞河道和淤埋、毀壞路基，造成斷道阻車。加強(qiáng)對(duì)橋基錐坡等檢查和維修，以免后患發(fā)生，加強(qiáng)對(duì)路況、水文等資料的收集、整理和檔案完善管理工作，使各項(xiàng)預(yù)防工作落實(shí)到實(shí)處。

采用護(hù)碴墻，導(dǎo)流堤，提高路線縱坡、增大涵洞跨徑或采用橋梁跨越等方式綜合治理。

3.3 碎落、崩塌的防治

由于高原地區(qū)路線繞避條件有限，故基本采取掛鐵絲網(wǎng)、掛主動(dòng)網(wǎng)防護(hù)措施進(jìn)行治理，基巖視具體情況采用框架錨桿。根據(jù)具體病害程度及地質(zhì)地形情況，工程治理措施如下：清除危巖體，掛主動(dòng)網(wǎng)；清除坡體松散體，放大坡比，坡面植草，修建內(nèi)擋墻。由于317線基本在狹窄的溝谷中沿河展線，兩岸坡陡，人為破壞植被、坡體崩塌、落石具有一定的不確定性，后續(xù)需要養(yǎng)護(hù)相結(jié)合。

3.4 水毀的防治

水毀系指江河、溪溝洪水對(duì)公路路基及橋涵等建筑物的沖刷、侵蝕及淹沒(méi)毀壞。應(yīng)采取以下措施避免或處置水毀對(duì)公路路基的危害：

第一，對(duì)沿河河堤高度較小者，現(xiàn)狀河堤邊坡或擋墻因水毀坍塌者，結(jié)合該河道段設(shè)計(jì)設(shè)置實(shí)體護(hù)坡或設(shè)置臨河浸水擋墻或鉛絲石籠。

第二，對(duì)臨河路堤較矮的路段，提高路基標(biāo)高1 m～2 m，同時(shí)疏通河道，輔以擋土墻防護(hù)，避免路基受河水浸淹現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合國(guó)道317線甘孜段工程實(shí)踐，不良地質(zhì)路段路基設(shè)計(jì)需遵循以下原則：

1)加強(qiáng)不良地質(zhì)或特殊路基路段的地質(zhì)、水文勘察工作，做好路基病害調(diào)查和氣象資料收集工作。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的分析、計(jì)算，并充分結(jié)合地形、地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境及施工、運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)等因素，以綜合的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益及社會(huì)效益進(jìn)行比選論證，提出技術(shù)可行性，經(jīng)濟(jì)合理的路基防護(hù)方案。

2)路基防護(hù)以生態(tài)植物防護(hù)為主，防護(hù)工程注重與周邊自然環(huán)境協(xié)調(diào)過(guò)渡，強(qiáng)調(diào)其可持續(xù)發(fā)展性，在結(jié)合地層巖性、滿足安全穩(wěn)定的前提下，邊坡坡率應(yīng)靈活自然、因地制宜、順勢(shì)而為，不宜采用單一坡度，以減少人工痕跡，力爭(zhēng)經(jīng)過(guò)幾年光、熱作用，邊坡外形與周圍環(huán)境融為一體。

3)在滿足排水要求，利于養(yǎng)護(hù)的情況下，路基排水工程應(yīng)盡量做到“寬、淺、隱、綠”，外觀線形美觀流暢。路基排水應(yīng)系統(tǒng)完整，敏感路段如沿河線等應(yīng)自成體系。

4)取、棄土場(chǎng)位置應(yīng)盡量選擇在行車視線范圍外的荒地或小山包，并采取必要的防護(hù)、排水措施，對(duì)其表面進(jìn)行綠化美化處理。大型棄土場(chǎng)實(shí)測(cè)典型地質(zhì)剖面或進(jìn)行必要的地質(zhì)勘探，計(jì)算分析堆置棄土后的穩(wěn)定性以及對(duì)周圍環(huán)境的影響，并采取相應(yīng)的措施。

[1] 鄧學(xué)鈞.路基路面工程[M].第3版.北京：人民交通出版社,2009：59.

[2] 邴國(guó)林，沈軍輝，劉 毅.317國(guó)道某填方路基滑坡成因與穩(wěn)定性分析[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2011(9)：27.

[3] JTG D30—2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Highway subgrade design of unfavorable geology section in high-cold mountainous region

Gao Yongmin

(Xi’anAcademyofHighway，Xi’an710065,China)

According to Ganzi section expansion project of national highway No.317, the paper mainly investigates unfavorable section subgrade deformation and damage types in high-cold mountainous region. Combining with engineering practice, it puts forward subgrade diseases preventing measures and design points, with a view to guarantee sugbrade stability and safety.

high-cold mountainous region, subgrade design, mud-rock flow, salivary flow, landslide, collapse

1009-6825(2015)07-0144-03

2014-12-24

高永民(1964- )，男，工程師

U416.1

A