安溪縣潘田村公路裂縫成因分析及防治建議

李少華

（福建省安溪縣自然資源局, 福建安溪 362400）

1 概況

安溪縣潘田村X339縣道路面嚴(yán)重下沉產(chǎn)生裂縫。該路段是感德鎮(zhèn)往桃舟鄉(xiāng)通行的重要公路。該路面裂縫點(diǎn)對X339縣道路面造成破壞約80m, 主要威脅感德鎮(zhèn)（潘田村、華地村、大坂村）及桃舟鄉(xiāng)方向的過往車輛的公路交通安全。由于公路處于安溪縣潘田鐵礦區(qū)的采礦證范圍內(nèi), 下部地下開采可能造成影響, 地理位置極為敏感。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

該區(qū)總體屬中低山侵蝕地貌。

裂縫點(diǎn)自然地貌為傾向近西的單面斜坡, 自然坡度35°～45°。

裂縫點(diǎn)所處路段共320m為2019年安溪縣公路局改道修建的水泥公路, 其上段80m為本次發(fā)生裂縫路段。其中：

裂縫路段（80m）上部地層：該路段內(nèi)側(cè)為人工邊坡, 地層為震旦系龍北溪組上段Z1lb變質(zhì)巖（主要巖性為石英云母片巖）。根據(jù)調(diào)查, 人工邊坡為土質(zhì)邊坡, 上部為殘坡積土, 厚1.5～3m, 巖性為土黃色砂質(zhì)粘土, 主要由粘土及石英顆粒組成, 含砂率較高, 結(jié)構(gòu)松散。下部為強(qiáng)風(fēng)化石英云母片巖等, 巖性較破碎, 厚度大于10m。

裂縫路段（80m）下部地層：該路段外側(cè)與廢棄的舊公路相連, 下部為早期（1990年以前）就存在的潘田鐵礦的排土場, 為土質(zhì)大山坡, 穩(wěn)定性差。原來舊公路（X339）就修建在早期的排土場上面, 基底的松散不穩(wěn)定造成舊公路路面變形損壞嚴(yán)重而廢棄。

3 裂縫變形特征

水泥路面總寬度7m（左右車道各3.5m）、伸縮縫間隔為3.5m；變形的水泥公路主要沿水泥路面伸縮縫斷開, 四周受剪切力破壞的影響發(fā)生次一級斷裂。本次發(fā)生的潘田X339縣道水泥路面裂縫一處（包括內(nèi)側(cè)邊坡崩塌）。邊坡破壞的主要特征為水泥路面裂縫、內(nèi)側(cè)水溝裂縫、外側(cè)水泥墩護(hù)欄裂縫、內(nèi)側(cè)邊坡崩塌物堵塞水溝和電線桿, 具體為：

裂縫路段總長80m：發(fā)生路段起點(diǎn)為水泥路面與柏油路面銜接的伸縮縫, 終點(diǎn)為向下80m（內(nèi)側(cè)有電線桿的叉路口）。其中：

較嚴(yán)重范圍50m：起點(diǎn)向下14m處至64m路段相對較嚴(yán)重, 兩頭見有輕微屬于破壞影響范圍。最大裂縫位于起點(diǎn)向下14m處, 沿伸縮縫外緣路面斷裂縱向下錯6cm、橫向錯開8cm, 路緣水泥石墩斷裂；內(nèi)緣路面縱向上翹5cm、橫向錯開5cm, 內(nèi)側(cè)水溝底部較小斷裂。其他裂縫包括路面、水溝及路緣銜接位置, 多達(dá)10多處, 一般橫開裂縫寬度在3mm以下。

邊坡崩塌（長80m）：在裂縫路段內(nèi)側(cè), 在以前降雨季節(jié)已發(fā)生小型崩塌（具體日期不詳）, 崩塌物填塞水溝長達(dá)50m。

4 公路裂縫成因分析

（1）地質(zhì)因素：裂縫點(diǎn)內(nèi)側(cè)人工邊坡為土質(zhì)邊坡, 其上部為殘坡積土、強(qiáng)風(fēng)化石英片巖組成。其中：殘坡積土主要成分為砂質(zhì)粘土, 含砂率較高, 可塑性強(qiáng), 結(jié)構(gòu)松散；強(qiáng)風(fēng)化石英片巖較破碎, 穩(wěn)定性較差。邊坡的土體結(jié)構(gòu)松散, 可塑性強(qiáng), 自身不穩(wěn)定。

（2）自然因素：從2019年修建該路段, 經(jīng)過長時(shí)間多次數(shù)的降雨, 巖土體中水體快速達(dá)到飽和狀態(tài), 力學(xué)強(qiáng)度急劇降低, 內(nèi)側(cè)人工邊坡產(chǎn)生崩塌, 雨水是邊坡不穩(wěn)定的主要因素。

（3）新修建公路人工邊坡的影響。

①裂縫點(diǎn)位于2019年重新修建的水泥路段, 內(nèi)側(cè)重新開挖的人工邊坡長度80m；人工邊坡坡度高陡（65°～70°）；坡腳距緊貼排水溝內(nèi)側(cè)（30cm）；未分臺階削坡；坡頂未設(shè)置截排水溝；坡底僅設(shè)置了排水溝, 未設(shè)置擋土墻；坡體裸露, 未采取任何護(hù)坡措施。以上因素破壞路面內(nèi)側(cè)邊坡整體的穩(wěn)定性。

②以上開挖的內(nèi)側(cè)人工邊坡80m范圍全部出現(xiàn)崩塌, 崩塌體（粘土）堆積在排水溝約50m（為本次裂縫最嚴(yán)重路段）, 未能得到及時(shí)清理, 雨水通過坡腳滲入到路基土體, 造成路基土體軟化, 影響了邊坡的穩(wěn)定性。

③該裂縫路段為2019年新修建的水泥公路, 外緣為較松散的填土, 未經(jīng)長時(shí)間的壓實(shí), 外側(cè)邊坡穩(wěn)定性較差。比如：同一片水泥路面斷裂, 外緣下錯8cm；內(nèi)緣上翹5cm, 說明了外側(cè)承載力低基底下沉引發(fā)水泥路面下錯, 從而帶動周邊水泥板產(chǎn)生裂縫或裂痕。

（4）西側(cè)早期排土場邊坡的影響。該路段西側(cè)為廢棄的舊公路, 廢棄的主要原因是路面基底為早期的排土場影響范圍, 非自然山坡坡體, 基底不穩(wěn)定造成舊公路路面變形較為嚴(yán)重仍至舊公路毀壞, 因此西側(cè)邊坡的不穩(wěn)定仍然對該裂縫路段產(chǎn)生一定的影響。

（5）公路重型車輛碾壓可能造成一定的影響。由于該路段外緣為松填土、外側(cè)邊坡基底為早期排土, 均為松散邊坡, 外緣位于公路右側(cè)上坡, 受重型車輛上坡碾壓, 對路面損壞外緣下沉、內(nèi)緣上翹有一定的影響。

（6）內(nèi)側(cè)排水溝淤積的影響。由于前一段較長時(shí)間下雨, 邊坡土體掉落, 造成水溝長時(shí)間淤積, 積水通過溝底裂縫向下滲透；而路基巖性為殘坡積土, 可塑性強(qiáng)；長時(shí)間的滲水造成路基承載力降低、受力不均勻, 在重型車輛碾壓下, 可能造成下沉變形產(chǎn)生公路裂縫。

（7）現(xiàn)階段潘田鐵礦地下開采的影響不大。

①裂縫點(diǎn)處于安溪潘田鐵礦采礦權(quán)證范圍內(nèi)。

②裂縫點(diǎn)所處路面標(biāo)高929.51m, 下部為潘田鐵礦地下開采最高810中段（舊采區(qū)）, 最近處頂板標(biāo)高828.3m, 外圍個別頂板標(biāo)高達(dá)838m。路面與地下開采采空區(qū)高差90～100m, 而一般地下開采巷道采空區(qū)距地面高差設(shè)計(jì)最小可達(dá)30m, 因此, 地下開采對地表公路和影響不明顯。

③裂縫點(diǎn)路段以下潘田鐵礦810中段調(diào)查情況。據(jù)調(diào)查, 810中段采區(qū)已閉坑7～8年, 主井口已封閉, 前階段因六大系統(tǒng)建設(shè)的需要, 主井口作為通風(fēng)系統(tǒng)才打開。2020年11月7日野外調(diào)查組從810中段主井, 沿北西方向再往北, 沿途約500m, 巷道頂板總體為堅(jiān)硬巖石, 未見明顯的巖石掉塊, 穩(wěn)定性較好；巷道水位未見異常變大；至810巷道迎頭, 調(diào)查斷層帶傾向40°, 傾角45°, 寬度大于8m, 斷層帶充填物主要為巖石碎塊、褐鐵礦、粘土, 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查, 斷層帶未發(fā)現(xiàn)明顯的變化。調(diào)查巷道未見石灰?guī)r溶洞發(fā)育區(qū)域。由此可見, 810中段舊采區(qū)巷道水位未見異常變大；巷道頂板總體為堅(jiān)硬巖石, 未見明顯的巖石掉塊, 穩(wěn)定性較好；所見破碎帶未發(fā)現(xiàn)明顯坍塌等異常變化；調(diào)查巷道未見石灰?guī)r溶洞發(fā)育區(qū)域。潘田鐵礦810中段采區(qū)調(diào)查未發(fā)現(xiàn)對上部X339縣道裂縫有影響的因素。

5 結(jié)論與防治建議

5.1 結(jié)論

通過地質(zhì)因素、自然因素、新建公路開挖邊坡、西側(cè)早期排土場邊坡、重型車輛碾壓、排水溝淤積、地下采礦等多方面因素分析, 公路裂縫的成因主要為人工邊坡失穩(wěn)、排水溝不淤積, 排除了地下開采的造成公路裂縫的成因。

5.2 防治建議

（1）建議在路面裂縫起點(diǎn)、終點(diǎn)的兩側(cè)50m設(shè)置危險(xiǎn)區(qū)警示牌, 并提示載重車輛沿公路靠近邊坡內(nèi)側(cè)通行, 禁止車輛及人員在危險(xiǎn)區(qū)滯留。

（2）目前為秋冬季節(jié), 天氣晴好, 建議應(yīng)盡快清理崩塌體, 針對路面、水溝及路緣及出現(xiàn)裂縫的部位, 采用瀝青或其他防水材料填縫, 避免雨水從裂縫滲入坡體。

（3）短期內(nèi)如遭遇強(qiáng)降雨, 路面、水溝等裂縫及邊坡崩塌體未能及時(shí)得到處置的, 相關(guān)職能管理部門應(yīng)安排人員值守；并對路面、邊坡周圍的變形情況, 及路段內(nèi)側(cè)電線桿、坡頂變壓器是否受到威脅, 加強(qiáng)巡查監(jiān)測, 做到及時(shí)處置。

（4）建議公路管理部門加強(qiáng)該路段日常巡查；所在礦山關(guān)注該路段地面與相關(guān)地下礦井的安全工作。一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況, 確保第一時(shí)間啟動應(yīng)急響應(yīng)。

（5）盡快落實(shí)公路、排水溝及邊坡治理措施。