地震次生災(zāi)害對西部山區(qū)交通設(shè)施的破壞及其對策

王文奇，李　麗，王　澤 ，周曉文 ，徐　松

(1.西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院 ，四川成都610039； 　　2.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 四川成都610031 ；　　3.都江堰市城鄉(xiāng)建設(shè)局 ，四川成都611830；　　　　　4.中國市政工程西南設(shè)計研究總院 ， 四川成都610081)

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地震次生災(zāi)害對西部山區(qū)交通設(shè)施的破壞及其對策

王文奇1，2，李麗1，王澤1，周曉文3，徐松4

(1.西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院 ，四川成都610039； 2.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 四川成都610031 ；3.都江堰市城鄉(xiāng)建設(shè)局 ，四川成都611830；4.中國市政工程西南設(shè)計研究總院 ， 四川成都610081)

摘要本文列舉了中國西部山區(qū)地震次生災(zāi)害對交通設(shè)施造破壞的類型，分析崩塌、泥石流、滑坡產(chǎn)生的原因，并且從各方面分析了解決問題的方法，以提高交通設(shè)施的抗震能力。通過針對性措施，可以有效減少地震對西部山區(qū)交通設(shè)施的損壞。

關(guān)鍵詞地震交通設(shè)施損壞對策

中國西部山區(qū)較多，山區(qū)地震容易造成崩塌、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害，山區(qū)交通設(shè)施的震害尤為嚴重。

本文主要以汶川地震(2008年)、蘆山地震(2013年)、魯?shù)榈卣?2014年)為例，闡述在西部山區(qū)交通設(shè)施較為嚴重甚至特有的震害，同時提出抗震的對策。

1地震次生災(zāi)害造成的交通設(shè)施損壞

2008年5月12日,中國四川省汶川地震(以下簡稱汶川地震)發(fā)生在龍門山活動斷裂帶[1]。汶川地震至少震中地區(qū)周圍的16條國道省道干線公路和寶成線等6條鐵路中斷，電力、通信、供水等系統(tǒng)大面積癱瘓。震害如此嚴重，與此次地震發(fā)生在山區(qū)，同時震區(qū)經(jīng)濟水平有限，交通設(shè)施抗震能力有限有很大關(guān)系。

汶川地震引發(fā)了罕見的大量崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生災(zāi)害,嚴重損壞了道路交通設(shè)施。

汶川地震觸發(fā)的滑坡、崩塌、泥石流達15000余處,地質(zhì)災(zāi)害隱患點萬余處[2]。

1.1崩塌造成的交通設(shè)施損壞

據(jù)不完全統(tǒng)計,本次大地震直接誘發(fā)近千余處大型滑坡崩塌,并以阻斷交通、砸毀車輛、掩埋城鎮(zhèn)和村莊、阻斷河流等成災(zāi)方式危害災(zāi)區(qū)人民的生命和財產(chǎn)安全,對山區(qū)城鎮(zhèn)、村莊、道路和水利水電工程以及通訊設(shè)施等造成嚴重破壞[3]。

在蘆山地震中，也由于崩塌造成多處道路中斷。下圖是蘆山地震中被崩塌落石造成中斷的道路。

圖1　蘆山地震崩塌造成道路中斷

山區(qū)地震造成的崩塌體砸壞橋梁的情況在汶川地震中很突出，同時地震后持續(xù)發(fā)生的崩塌還會造成橋梁損壞。2009年7月25日，崩塌的巨石砸毀國道213線致使汶川段徹底關(guān)閉大橋，造成一百米的橋面坍塌。

1.2滑坡造成的損壞

發(fā)生在山區(qū)的強震事件都會引發(fā)滑坡, 且多為快速遠程滑坡, 滑動中產(chǎn)生氣浪, 沖擊力強, 破壞性大[4]。

汶川地震和蘆山地震中大量的臨山建筑和公路被毀就是滑坡造成的。汶川地震中滑坡崩塌造成了大量道路中斷，很多重災(zāi)區(qū)成為了 “孤島”。都江堰至汶川公路是汶川地震抗震救災(zāi)的生命線，被滑坡掩埋。下圖是2008年5月14日新華社航拍的地震后都汶路被滑坡掩埋。

圖2　汶川地震滑坡造成道路中斷

1.3泥石流造成的破壞

大地震發(fā)生后數(shù)年乃至數(shù)十年，震區(qū)都會發(fā)生泥石流。在震后兩年，汶川地震重災(zāi)區(qū)發(fā)生了都江堰龍池“8.13”、綿竹清平“8.13”和汶川映秀鎮(zhèn)“8.14”等群發(fā)性泥石流。下圖是清平道路被泥石流破壞的情況。

圖3　汶川地震后發(fā)生泥石流造成道路中斷

2地震次生災(zāi)害造成的交通設(shè)施損壞

研究次生災(zāi)害造成交通設(shè)施破壞的原因，對于有針對性的采取對策、防災(zāi)減災(zāi)事業(yè)發(fā)展有積極的現(xiàn)實意義。

地震崩塌及滑坡災(zāi)害是汶川地震地質(zhì)災(zāi)害的主要形式，對區(qū)內(nèi)公路、房屋等造成嚴重損毀[5]。地震時大量發(fā)生的崩塌、滑坡，以及地震后相當長時間內(nèi)持續(xù)發(fā)生的泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，在地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)，比一般地質(zhì)情況的平原、丘陵，對道路交通的破壞和影響更為嚴重。下面具體分析下各種地震次生災(zāi)害的成因。

2.1崩塌

西部山區(qū)山高坡陡，大量斜坡坡度大于55°，為崩塌形成的理想地形條件。橫斷山區(qū)等地地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖體被地質(zhì)構(gòu)造破碎，富含節(jié)理、裂隙面、巖層邊界、斷層等巖石脫離山體的邊界條件。同時山區(qū)巖體臨空面多，風(fēng)化嚴重，進一步降低了巖體的強度和完整性。

地震可以造成坡體巖土強度降低，結(jié)構(gòu)及完整性破壞。地震時由于地殼的強烈震動，邊坡巖體中各種結(jié)構(gòu)面的強度降低，同時由于水平地震力的作用，巖體的穩(wěn)定性大大的降低，一般來說，地震烈度7度以上的山區(qū)都會誘發(fā)大量崩塌。一旦遇到地震大批的山石滾落而下，將原有道路的道路徹底砸毀，并堵塞了道路，造成搶通的困難。

2.2滑坡

西部山區(qū)由于地方經(jīng)濟和社會發(fā)展水平等原因，大量修建盤山公路，需要修建隧道的路段代以迂回展線路段。傍山公路采用高邊坡，邊坡坡率大，很多邊坡沒有防護工程，山體結(jié)構(gòu)土石疏松，巖石裸露、風(fēng)化嚴重，極易發(fā)生塌方、滑坡、路基滑塌等嚴重災(zāi)害。

西部山區(qū)里適合城鎮(zhèn)建設(shè)的平地是稀缺資源，為了獲取更多土地，人為地大量挖掉山的斜坡，貼著陡峭的山坡修建城鎮(zhèn)、道路等。自然斜坡的穩(wěn)定性被破壞后，擴大了滑坡發(fā)生的概率。人工開挖邊坡，在坡體上部加載(如修建路堤、丟棄礦渣)，改變了斜坡的外形和應(yīng)力狀態(tài)，增加了下滑力，相對減少了斜坡的支撐力，從而容易引發(fā)滑坡。

地震發(fā)生后不斷的余震使地震已經(jīng)造成松動的山體出現(xiàn)大規(guī)模的山體滑坡等次生災(zāi)害。汶川震區(qū)大量難以統(tǒng)計的溝谷、坡面型松散的物質(zhì)都增加了泥石流爆發(fā)的幾率。汶川地震的破壞力之大，震松的泥土和震裂的山石量在中國歷史上可以說“前所未有”，結(jié)果震后安縣就產(chǎn)生了迄今為止在世界都堪稱規(guī)模巨大的滑坡。

2.3泥石流

山區(qū)有適合泥石流發(fā)育的地形條件，地震造成的崩塌和滑坡制造出大量松散固體物資，一旦遇到暴雨，極易產(chǎn)生泥石流。在經(jīng)歷地震之后，汶川地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯改變。2010年8月發(fā)生的泥石流，汶川地震災(zāi)區(qū)德陽市綿竹市清平鄉(xiāng)和震中阿壩州汶川縣映秀鎮(zhèn)以及都江堰龍池鎮(zhèn)受災(zāi)最為嚴重。除降雨量暴增這個誘因之外，地震是這次汶川泥石流爆發(fā)的主要因素。地震令當?shù)氐纳襟w不穩(wěn)定，暴雨極易誘發(fā)泥石流。山區(qū)地震造成的泥石流往往從震后第一個雨季開始，震害20年乃至更長時間都可能發(fā)生群發(fā)性泥石流，并造成災(zāi)害。

汶川地震災(zāi)區(qū)在今后相當長的時期內(nèi), 重大地質(zhì)災(zāi)害將主要表現(xiàn)為大規(guī)模群發(fā)性的泥石流，而為泥石流發(fā)生創(chuàng)造條件的主要是汶川地震所觸發(fā)的崩塌滑坡在坡麓和溝谷地帶形成的大量松散堆積物。地震崩塌滑坡, 尤其是大型崩塌滑坡越為密集的地方, 泥石流發(fā)生所需要的固體物源越為充分, 爆發(fā)大規(guī)模群發(fā)性泥石流的可能性也就越大[6]。

3中國西部交通設(shè)施抗震對策

山區(qū)地震次生災(zāi)害防治措施主要在于選線，遠離高陡斜坡，盡可能地采取隧道形式，就可以在很大程度上遠離崩塌?；隆⒛嗍鞯鹊刭|(zhì)災(zāi)害。

3.1崩塌

邊坡坡度較陡的硬巖、風(fēng)化碎裂高容易引起崩塌落石破壞,在崩塌風(fēng)險的地區(qū)在道路選線時注意避讓。

對于小型的危巖，首選的方案是清除，清方刷坡作為主動防護措施，能有效地減少崩塌造成的危害。有防護的邊坡產(chǎn)生崩塌破壞程度遠小于無防護的邊坡，采用錨桿、防護網(wǎng)、噴混凝土等方案加固邊坡。對于地震多發(fā)的山區(qū)要推廣使用主動防護網(wǎng)，施工期間不影響通車，綜合費用低，防災(zāi)效果比較好。

對于受危巖威脅的已有交通設(shè)施，可以采用落石槽、攔石網(wǎng)、明洞等進行防護。明洞作為被動防護措施，能夠有效地引導(dǎo)或者避讓崩塌災(zāi)害與段落，但是其工程造價較高，施工工期較長，難度較大，在選取此項防治措施時需要充分考慮經(jīng)濟效益和社會效益。

汶川地震中都汶路徹底關(guān)大橋搶通方式是用約4萬方土石堆砌起來的新路堤與斷橋兩頭合龍，類似情況也常見。路堤搶通修復(fù)容易，有崩塌風(fēng)險的地區(qū)橋梁引橋不宜過長，采用路堤形式或隧道形式更好。

3.2滑坡

對道路地質(zhì)災(zāi)害進行充分的地質(zhì)災(zāi)害評估，對大型滑坡災(zāi)害點和隱患點重新進行選線，采取繞避方案。在道路重建選線中盡量采用半幅路半幅橋的方案通過峽谷區(qū)，盡量避免大量開挖邊坡，誘發(fā)大規(guī)?；?。

常規(guī)滑坡處理辦法是刷方防排水工程、減載護坡、抗滑樁等。排除地表水，可在滑坡體的集匯水部位修建排水溝，在滑坡體后緣及兩側(cè)修環(huán)形截水溝， 在滑坡體上修排水溝， 或順坡向修排水溝。排除地下潛水，可采用鉆孔(打垂向孔、斜向孔、水平孔等) 排水[7]。對于那些因坡角太陡，而形成重力卸荷型的土體滑坡可將滑坡體后緣土體削去一部分，使斜坡的坡角變緩， 同時使上部重量減輕。斜坡的坡面可采用漿砌骨架或三維網(wǎng)(如:土工格柵等)進行防護，這樣可保持斜坡穩(wěn)定[7]。對某些規(guī)模較大的滑坡體，在擋土墻難以奏效的情況下，可在滑坡體的前緣或其他適當部位設(shè)置抗滑樁，或采用樁墻結(jié)合，實現(xiàn)擋土效果。

采用錨索與抗滑樁相聯(lián)合的抗滑結(jié)構(gòu)治理滑坡,抗滑樁樁身插入穩(wěn)定層后,在錨索的作用下,其受力狀態(tài)更加合理,樁身內(nèi)力有一定降低,可以減小樁身截面尺寸和配筋量。尤其是對大型滑坡的治理,其經(jīng)濟效益尤為明顯。同時可以采用預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)，治理效果更佳。

3.3泥石流

中國西南山區(qū)一直是泥石流高發(fā)地區(qū)。汶川地震后四川省發(fā)生了多次特大泥石流，一定要給予高度重視。鑒于震后泥石流發(fā)生的長期性，要減少泥石流對交通設(shè)施的損壞，首先方案是選線時予以避讓。

泥石流治理應(yīng)遵循全面規(guī)劃、綜合治理,以工程治理為主、生態(tài)環(huán)境保護與工程治理相結(jié)合,以攔為主、確保足夠攔沙庫容、攔排結(jié)合,以治溝為主、治溝和治坡相結(jié)合的基本原則[8]。泥石流治理最主要的工程措施有構(gòu)筑攔擋壩、防護堤及排導(dǎo)槽[9]。

對于公路而言泥石流治理的根本目的在于確保公路建構(gòu)筑物的安全與穩(wěn)定、使公路交通得以有序進，使泥石流體能夠快速穿越橫亙泥石流溝的公路是公路泥石流治理關(guān)心的核心問題。因此泥石流地區(qū)道路往往采用無墩大跨高橋或者隧道的方案跨越泥石流溝。

4結(jié)語

中國西部山區(qū)地震對交通設(shè)施的影響和破壞比較嚴重，本文列舉了地震對交通設(shè)施造成的間接破壞的類型，分析了其原因，并闡述了工程對策。通過有針對性措施，可以有效減少西部山區(qū)交通設(shè)施的震害。

參考文獻

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[9]Lien H P. Design of slit dams for donrtolling stony debris flows [J].International Journal of Seliment Research,2003(1):74-87.

中圖分類號：U4

文獻標志碼：A

通訊作者：李麗(1975-)，女，博士，副教授，研究方向：橋梁工程。

基金項目：西華大學(xué)重點科研 Z0820605。

收稿日期：2014-9-24