復(fù)雜水文地質(zhì)環(huán)境條件下等級(jí)公路的災(zāi)害防治研究

■姚軍回

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊(duì) 甘肅 平?jīng)?44000）

復(fù)雜水文地質(zhì)環(huán)境條件下等級(jí)公路的災(zāi)害防治研究

■姚軍回

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊(duì) 甘肅 平?jīng)?44000）

目前，甘肅省已基本建成高速公路主骨架，通車?yán)锍掏黄?000公里，建設(shè)、改造普通國(guó)省干線公路6000公里以上，普通國(guó)省干線二級(jí)級(jí)以上公路比重達(dá)到60%以上，預(yù)計(jì)到2020年，高速公路通車總里程將達(dá)到6000公里以上。因此，甘肅公路建設(shè)在未來一段時(shí)期將面臨著良好的發(fā)展形式。但受到復(fù)雜水文公路地質(zhì)環(huán)境的影響，等級(jí)公路的正常運(yùn)營(yíng)存在著巨大的安全隱患。鑒于對(duì)地質(zhì)環(huán)境與公路地質(zhì)病害機(jī)理的相關(guān)研究目前仍不完善，因此就展開甘肅省復(fù)雜水文地質(zhì)環(huán)境等級(jí)公路地質(zhì)病害防治研究工作意義重大，可為今后甘肅省的公路建設(shè)事業(yè)提供一些新的思路、方法。

水文地質(zhì)等級(jí)公路災(zāi)害防治

當(dāng)前，伴隨著相關(guān)工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展，也促使著等級(jí)公路的建設(shè)事業(yè)取得了巨大的發(fā)展與突破，近些年來，我國(guó)的高速公路總里程逐年增長(zhǎng)，據(jù)國(guó)際統(tǒng)計(jì)局所發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，截止2015年末我國(guó)的高速公路總里程已經(jīng)達(dá)到12萬公里，相較于2012年末增長(zhǎng)了24.7%。高速公路的快速發(fā)展在為人們的日常出行帶來了極大的便利性的同時(shí)，相關(guān)的公路災(zāi)害問題已經(jīng)愈發(fā)嚴(yán)峻。復(fù)雜的水文地質(zhì)條件使得等級(jí)公路產(chǎn)生了大量的災(zāi)害問題，因而，為了確保人們?nèi)粘３鲂械陌踩跃捅仨氁槍?duì)等級(jí)公路的災(zāi)害問題展開針對(duì)性的治療與研究工作，采取預(yù)防為主，防治結(jié)合的策略。

1 甘肅省水文地質(zhì)條件分析

1.1 地形條件概況

甘肅省處于我國(guó)中西部地區(qū)，介于北緯32°31′~42°57′、東經(jīng)92°13′~108°46′之間。毗鄰黃河上游，全省面積廣闊，東接陜西，西臨新疆，南連四川、青海，北靠?jī)?nèi)蒙。另外，甘肅省地形成長(zhǎng)條狀，東西長(zhǎng)1655km，處于三大高原交匯地帶，由此也就造成了甘肅省極為復(fù)雜的地質(zhì)條件，其間山川、平原、河谷、高原、沙漠、戈壁灘縱橫交錯(cuò)。因此在災(zāi)害防治方面的難度也加大了很多，應(yīng)該引起相關(guān)部門的足夠重視，對(duì)其復(fù)雜的地形條件進(jìn)行科學(xué)合理的分析，采取相應(yīng)的解決措施。

1.2 水資源概況

甘肅省內(nèi)的全年河流徑流量約為600×108m3，大多位于長(zhǎng)江、黃河及各內(nèi)陸河流區(qū)域內(nèi)。全省水資源總量約為294.9×108m3，地表水資源總量共有286.2×108m3，地下水資源總量約8.7×108m3。從整體上來看，甘肅省地表水資源十分匱乏，區(qū)域分布呈現(xiàn)出了十分明顯的差異化，除毗鄰長(zhǎng)江流域附近地區(qū)以外，其他地區(qū)水資源均十分匱乏。

2 公路災(zāi)害的類型及劃分

2.1 依據(jù)公路災(zāi)害影響因素劃分

2.1.1 內(nèi)部因素

受到路面、路基的沉降影響，路基沿途質(zhì)固化狀態(tài)和液體狀態(tài)發(fā)生形態(tài)改變，路基區(qū)域水文地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化和溫度變化共同造成路基由于氣溫下降而凍脹，并由此出現(xiàn)公路災(zāi)害問題。較常見的公路災(zāi)害有：路基下陷、凍脹土軟化、沙土液化等。

2.1.2 外部因素

受到地震與區(qū)域內(nèi)的地殼運(yùn)動(dòng)影響所造成的公路斷裂；公路建設(shè)區(qū)域處于陡峭邊坡裂隙巖體，土體拉張裂縫明顯，受到強(qiáng)降水徑流沖刷影響，含水層遭受自然原因而發(fā)生變化導(dǎo)致公路災(zāi)害的出現(xiàn)。較常出現(xiàn)的因素有：地震、水蝕、洪澇等，這種現(xiàn)象對(duì)公路造成極大的損壞。

2.1.3 內(nèi)外綜合因素

受到路基巖土體變化及外部水文地質(zhì)條件、地下水的共同影響，路基巖土體性質(zhì)與構(gòu)造產(chǎn)生改變而形成的公路災(zāi)害問題，較?？梢姷臑?zāi)害形式有滑坡、泥石路、水毀等，并且綜合因素發(fā)生的原因比較復(fù)雜，需要進(jìn)行科學(xué)合理的分析。

2.2 依據(jù)公路設(shè)施與環(huán)境因素劃分

2.2.1 水文地質(zhì)環(huán)境

受到地質(zhì)環(huán)境的惡化影響而發(fā)生的公路災(zāi)害問題，主要包括有地震災(zāi)害、滑坡災(zāi)害、泥石流災(zāi)害以及特殊巖土災(zāi)害等。

2.2.2 氣象水文地質(zhì)環(huán)境

受到自然氣象原因與水文條件的影響，例如大規(guī)模的長(zhǎng)時(shí)間降雨，極端罕見的強(qiáng)風(fēng)天氣，嚴(yán)重的雪災(zāi)影響等，都會(huì)對(duì)公路造成一定程度的損壞。

2.2.3 綜合因素

受到自然環(huán)境與人為性的因素所共同導(dǎo)致的公路災(zāi)害問題，其中主要就包括有公路沉降、地陷裂縫、泥石流沖擊、地基塌陷等。

3 公路災(zāi)害的機(jī)理特征

3.1 形成機(jī)理

首先，受到巖土體微觀結(jié)構(gòu)的改變影響，路基依據(jù)區(qū)域環(huán)境的差異相應(yīng)的巖土體也將會(huì)存在明顯的差異性，例如凍土、膨脹土等特殊性巖土，采用這些特殊性的巖土結(jié)構(gòu)所建成的路基常常會(huì)在極端天氣的影響下導(dǎo)致巖土體的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生本質(zhì)性的改變，通常會(huì)表現(xiàn)為內(nèi)部孔隙增大、內(nèi)部結(jié)冰以及體積膨脹等，最終造成軟土脹裂、城鄉(xiāng)等情況的出現(xiàn)。

其次，是公路的水文地質(zhì)條件改變影響，受到公路設(shè)施建設(shè)、氣候影響、地殼運(yùn)動(dòng)扥 方面的影響導(dǎo)致公路建設(shè)區(qū)域的地下水補(bǔ)給與金劉志均會(huì)產(chǎn)生較大的水文地質(zhì)變化們，地表水向地下水補(bǔ)給的途徑出現(xiàn)了異常，地下水排泄路徑阻塞便會(huì)導(dǎo)致公路巖土體水位隨之升高，造成孔隙、裂縫大量充水，靜水壓力提高，發(fā)生劈裂效應(yīng)，最終造成嚴(yán)重的公路災(zāi)害。

再次，受到公路外部環(huán)境突發(fā)性變化影響，其中就包括了地震、極端性強(qiáng)降雨天氣、地殼板塊運(yùn)動(dòng)、大規(guī)模的地下水開采活動(dòng)等。使得原本的低下構(gòu)造發(fā)生了突變，極易導(dǎo)致路基巖土體失去穩(wěn)定性，公路沉陷更加嚴(yán)重。

3.2 災(zāi)害特征

公路災(zāi)害的呈現(xiàn)出了區(qū)域性的分布特點(diǎn)，由于甘肅省全省面積呈帶狀分布，區(qū)域狹長(zhǎng)，形成了不同的地形地貌單元，在巖土類型與構(gòu)造帶方面表現(xiàn)出了十分顯著的分區(qū)與分帶狀況，毗鄰長(zhǎng)江的地區(qū)與其他地區(qū)的地質(zhì)條件表現(xiàn)出了十分明顯的差異性，因而，在公路災(zāi)害的產(chǎn)生原因、機(jī)理與行程過程與影響等諸多方面同樣差異明顯。此外公路災(zāi)害同時(shí)還表現(xiàn)出了一定的季節(jié)周期性特點(diǎn)，例如滑坡、泥石流等災(zāi)害就表現(xiàn)出了明顯的季節(jié)周期性。

4 公路災(zāi)害的防治措施

4.1 勘探設(shè)計(jì)

對(duì)于公路的選址應(yīng)當(dāng)采用地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)等“3S”地理信息技術(shù)，針對(duì)區(qū)域內(nèi)的地形特征、山川及河流走向等進(jìn)行重點(diǎn)分析，同時(shí)還需要考慮區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有公路的實(shí)際狀況，盡可能避免將等級(jí)公路建設(shè)地址選在水文地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)，從源頭上降低公路災(zāi)害的發(fā)生率。

4.2 災(zāi)害區(qū)別

依據(jù)公路建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際設(shè)計(jì)規(guī)劃要求來開展地理信息的搜集，實(shí)地勘探、規(guī)劃及設(shè)計(jì)工作，將公路建設(shè)區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)、地理環(huán)境構(gòu)造及地下水動(dòng)態(tài)成因等特征作為研究背景，采用數(shù)學(xué)模擬技術(shù)以及有限元分區(qū)技術(shù)針對(duì)公路建設(shè)區(qū)域內(nèi)的災(zāi)害情況予以具體區(qū)分，依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)實(shí)施以下分區(qū)，地下水動(dòng)態(tài)變化特性與災(zāi)害分區(qū)，路基巖土體類型與災(zāi)害分區(qū)，底子好構(gòu)造及密度分區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害隱患與誘發(fā)災(zāi)害分區(qū)。

4.3 災(zāi)害治理

針對(duì)公路災(zāi)害的基本特點(diǎn)采取全面的分析、研究與評(píng)估工作，對(duì)公路災(zāi)害的誘發(fā)、產(chǎn)生及發(fā)展等情況予以深入探究，進(jìn)而針對(duì)公路災(zāi)害作出更加確切的預(yù)測(cè)，并提出具有實(shí)踐操作性的防治措施，降低公路災(zāi)害及其所產(chǎn)生的損失。

4.3.1 路基災(zāi)害治理技術(shù)

依據(jù)基巖土體類型、性質(zhì)與巖層所處位置，通常選用換土墊層、深層加密、排水固結(jié)等處理方式；針對(duì)軟土路基通常選用拋石排除淤積物、碎石打樁、高壓噴漿等方法處理；對(duì)膨脹土公路災(zāi)害問題，應(yīng)采取設(shè)置截水溝或滲水溝，并利用引水管將多余水量引出，采用封面材料針對(duì)公路表層基面采取封閉處理，以免水體滲入路基之中，造成路基松動(dòng)。

4.3.2 公路滑坡災(zāi)害治理技術(shù)

通常所采用的治理方法主要有：針對(duì)不同高程的坡巖土體滑坡位置，可將松散淤積巖土挖開，縮減斜坡破率，對(duì)公路滑坡災(zāi)害采取卸載處理方法；針對(duì)巖土體高程偏大同時(shí)坡度較緩的土體，應(yīng)布設(shè)單排或多排鉆入換冬眠以下水泥樁以及鉆孔樁等抗滑樁體，以降低滑坡公路災(zāi)害；調(diào)整滑坡地表水與地下徑流條件，于滑動(dòng)面之上布設(shè)多條截水溝，促使地表水可被及時(shí)引出滑坡體，降低滑坡巖土體的潤(rùn)滑效果。

4.3.3 公路水毀災(zāi)害治理技術(shù)

在開展公路設(shè)計(jì)與建設(shè)工作之時(shí)，針對(duì)公路水毀災(zāi)害通常是在河道流經(jīng)較緩路基位置，選用鐵絲籠填入石塊，將之放置于路基邊坡及坡腳位置以降低洪水的沖刷效應(yīng)；位于沿河公路當(dāng)中，還可應(yīng)用灌漿，砌片石，建立丁字壩等方式來予以治理；針對(duì)公路巖土體路基與底層強(qiáng)度較差，較易發(fā)生路基下沉的路段，可布設(shè)暗溝及滲渠以促使路基巖土體當(dāng)中的地下水排出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)公路水毀災(zāi)害的治理。

5 結(jié)束語

近些年來，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的高速公路建設(shè)事業(yè)也取得了巨大的發(fā)展與進(jìn)步，為人們的交通出行帶來了極大的便利性。然而在復(fù)雜水文地質(zhì)環(huán)境條件下公路災(zāi)害問題頻繁發(fā)生，對(duì)于人們的生命與財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大的挑戰(zhàn)與威脅。為了確保人們?nèi)粘３鲂械陌踩?，就必須要?duì)等級(jí)公路實(shí)施有效的治理措施來降低災(zāi)害問題的發(fā)生率，對(duì)于不同水文條件下的等級(jí)公路開展區(qū)域性特征分析，制定出相應(yīng)的措施手段。

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X3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-405-2