省道304 線(xiàn)蓮葉公路典型地質(zhì)災(zāi)害分析及防治措施研究

胡海棠

蘭州乾元交通規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司 甘肅省蘭州市 730030

1 引言

甘肅省經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)快速發(fā)展對(duì)省內(nèi)交通基礎(chǔ)設(shè)施提出了越來(lái)越高的要求，目前迫切需要改變交通基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的束縛，提高公路的服務(wù)水平，通過(guò)干線(xiàn)公路的主樞紐作用，發(fā)揮城市經(jīng)濟(jì)輻射帶動(dòng)效應(yīng)，拉動(dòng)周邊中小城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。省道304 線(xiàn)蓮葉公路是甘肅省內(nèi)重要交通公路，是連接天水市與平?jīng)鍪械闹饕煌ㄍǖ?，也是區(qū)域內(nèi)果業(yè)及農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要干線(xiàn)公路，蓮葉公路對(duì)區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

2 工程概況

省道304 線(xiàn)蓮葉公路為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度40Km/h，路基寬8.5m，路面寬8.0m，路面采用瀝青混凝土路面，2006 年建成通車(chē)。其K130+245～590 段位于葫蘆河西岸，公路右側(cè)山體高大陡峭且為一處大型滑坡體，滑坡體下緣寬度約450m，已發(fā)生滑塌的山體高230m，滑塌體上部山體高約50m，滑坡體的厚度不一，后期極有可能發(fā)生不同規(guī)模的滑塌，存在嚴(yán)重的行車(chē)安全隱患。另省道304沿線(xiàn)K134+150～300、K141+800 等段，山體崩塌后，部分危巖仍然懸于公路頂部，存在嚴(yán)重的行車(chē)安全隱患。因此從行車(chē)安全性、舒適性等綜合因素考慮，急需對(duì)該段災(zāi)毀路段進(jìn)行綜合處治，提高過(guò)往車(chē)輛行車(chē)安全。

3 蓮葉公路地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查

3.1 自然條件

3.1.1 地層巖性

本實(shí)例區(qū)在我省地層分區(qū)中屬華北地層大區(qū)、祁連山分區(qū)、中祁連小區(qū)。沿線(xiàn)地貌形態(tài)以構(gòu)造剝蝕石質(zhì)中低山地貌及河流侵蝕堆積河谷地貌為主，地形起伏較大，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，沿線(xiàn)大部分路段被第四系黃土層所覆蓋，局部出露第三系、白堊系地層。

圖1 區(qū)域主要地層簡(jiǎn)圖

3.1.2 氣象水文條件

實(shí)例區(qū)屬黃河最大的支流渭河流域，沿線(xiàn)主要河流為葫蘆河。2019年8月～9月期間，天水市秦安縣及平?jīng)鍪徐o寧縣境內(nèi)天氣多為陰雨天氣，雨天多晴天少，根據(jù)《天水氣象信息專(zhuān)報(bào)》天水市氣象局2019 年（第103 期）資料所示，9 月9 日～19 日天水市出現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)11 天的連陰雨天氣，為2014 年以來(lái)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、累計(jì)降水量最大的一次。其中秦安縣城區(qū)降雨量達(dá)106.2mm，項(xiàng)目所在區(qū)域附近的蓮花鎮(zhèn)降雨量達(dá)133mm。受連續(xù)降雨及山體底部公路實(shí)施等不利因素影響，導(dǎo)致省道304 沿線(xiàn)巖石出現(xiàn)多處崩塌以及山體滑塌現(xiàn)象，部分崩塌后的巖體懸于公路上方，嚴(yán)重威脅過(guò)往車(chē)輛安全，急需對(duì)省道304 沿線(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行防治，提高過(guò)往車(chē)輛的安全通行。

3.1.3 地震

實(shí)例區(qū)地處我國(guó)南北地震帶的寧夏—龍門(mén)山地震帶亞區(qū)，西海固地震帶、天水地震帶、西吉—海原—固原地震帶、松蟠地震帶共同影響區(qū)。天水—武山斷層帶受隴西旋卷構(gòu)造控制，目前正處在相對(duì)活躍的后期，有發(fā)生中、強(qiáng)地震的可能。

區(qū)域內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較活躍，主要受六盤(pán)山東麓活動(dòng)斷裂的影響，該斷層北自海子峽與海原活斷層相連，南至涇河源、馬家新莊與隴縣—寶雞斷層斜接。該斷層走向由N20°W 轉(zhuǎn)近南波狀延伸長(zhǎng)70km。全新世以來(lái)，除局部地段外，未見(jiàn)明顯活動(dòng)。西海固地震帶在1500 年以前，地震活動(dòng)的頻度和強(qiáng)度均較低，有記錄的僅5 次，1500 年至1900 年間共發(fā)生4 級(jí)以上地震12 次，其中7 級(jí)以上地震3 次，1900 年以后70 余年內(nèi)地震已發(fā)生18 次，其中8 級(jí)地震1 次，7級(jí)地震1 次，可見(jiàn)此時(shí)期內(nèi)地震活動(dòng)甚為劇烈。6 級(jí)以上地震主要發(fā)生在北西向深大斷裂帶上。

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2015），本文背景案例沿線(xiàn)地震動(dòng)峰值加速度值為0.20g（相當(dāng)于原地震基本烈度Ⅷ度），地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期為0.45s。

圖2 區(qū)域地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖

3.2 沿線(xiàn)滑坡現(xiàn)狀

受制于項(xiàng)目區(qū)內(nèi)上述地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體性質(zhì)、植被、河流水系、地下水等因素的影響，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)滑坡不良地質(zhì)較為發(fā)育，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，本項(xiàng)目沿線(xiàn)及前后路段范圍內(nèi)共分布1 處規(guī)模較大的滑坡（圖3、圖4）。

圖3 滑坡體范圍

圖4 滑坡體前沿

該滑坡體位于省道304 線(xiàn)K130+245～590 段右側(cè)，該滑坡于2019 年9 月底發(fā)生大規(guī)模滑動(dòng)，滑塌體下滑至省道304 線(xiàn)路基范圍內(nèi)，造成交通阻斷達(dá)10 余天，沿線(xiàn)村民出行嚴(yán)重受阻，經(jīng)秦安公路養(yǎng)護(hù)部門(mén)及時(shí)組織人力物力清理后恢復(fù)通車(chē)，滑動(dòng)體大規(guī)模堆積于道路兩側(cè)及山體坡腳處，路基右側(cè)形成長(zhǎng)約200m、寬約25m、高約4.5m 的長(zhǎng)條狀堆積體。該滑坡體滑動(dòng)年代超過(guò)50 年，每年雨季都會(huì)發(fā)生規(guī)模不等的滑塌，滑坡體頂部部分農(nóng)田隨滑坡體下滑消失，省道304 線(xiàn)在該段曾因該滑坡體發(fā)生滑塌而被迫改線(xiàn)。據(jù)調(diào)查，該滑坡體曾因大規(guī)?；瑒?dòng)導(dǎo)致滑塌體侵入葫蘆河河床，堵塞河道，形成堰塞湖。2008年汶川地震期間曾發(fā)生較大規(guī)模的滑塌。

3.3 沿線(xiàn)崩塌現(xiàn)狀

本項(xiàng)目K128+000～K128+100、K128+500～K128+550、K133+000～K133+030、K133+130～K133+165、K134+150～300 段、K141+800 等路段路基為巖質(zhì)邊坡，邊坡高度較高，坡度較陡，大多呈陡立狀。邊坡出露巖體為第三系砂礫巖，強(qiáng)風(fēng)化，巖體破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，在暴雨、地震等作用下邊坡已發(fā)生塌方、落石。自道路運(yùn)營(yíng)以來(lái)多次發(fā)生邊坡崩塌、落石等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)沿線(xiàn)交通造成一定的影響，為防止邊坡崩塌、落石威脅過(guò)往車(chē)輛及人員的生命安全，目前2 處工點(diǎn)處均在路基右側(cè)砌筑有擋渣墻，對(duì)防止落石、危巖侵入路基范圍起到一定的防護(hù)作用。

K134+150～300 段崩塌體（圖5）規(guī)模較大，初步估計(jì)崩塌體體積約1700m3，為中型崩塌，按崩塌產(chǎn)生的機(jī)理分類(lèi)，屬上部巖體在風(fēng)化等外動(dòng)力地質(zhì)作用下崩解、拉裂而成的拉裂式崩塌；K141+800處崩塌規(guī)模較小，僅臨空危巖受風(fēng)化作用形成危巖、落石，體積約300m3，在自然擾動(dòng)下易發(fā)生崩塌。

圖5 K134+150～300段右側(cè)崩塌

4 典型地質(zhì)災(zāi)害分析及防治措施

4.1 滑坡分析及防治措施

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，省道304 線(xiàn)K130+245～590 段右側(cè)滑坡體現(xiàn)滑動(dòng)面前緣長(zhǎng)約300m，最大高約230m，滑塌體大面積堆積于坡面及坡腳，堆積體成分以第四系黃土、上第三系粘土巖、碎屑巖為主，形成坡率約1：0.8～1：1 的不穩(wěn)定堆積斜坡，坡面局部位置基巖出露，風(fēng)化嚴(yán)重，巖層傾向山體內(nèi)部，與滑動(dòng)面呈相切狀，因此推斷該滑坡體為淺層～中層黃土逆層滑坡。通過(guò)對(duì)潛在滑動(dòng)面的調(diào)查，初步判定該滑坡體潛在滑動(dòng)面前緣長(zhǎng)約420m，最大高度即現(xiàn)狀滑動(dòng)面后緣高約230m，滑坡體平均高度約200m。滑坡體后緣未見(jiàn)張拉裂縫，坡面植被較好，后緣樹(shù)木生長(zhǎng)較好，未出現(xiàn)“馬刀樹(shù)”“醉漢林”等現(xiàn)象，地下水不發(fā)育，由此可推斷滑坡體滑動(dòng)方式為牽引式滑坡，即滑坡體前緣發(fā)生滑動(dòng)后牽引后部巖土體從而形成滑坡。從滑坡體起點(diǎn)處側(cè)溝內(nèi)的崩塌面可清晰看出，該滑坡體上部巖層為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土層，以下為微紅—淡紅色黃土夾古土壤層、含鈣質(zhì)結(jié)核，層厚約5m；下部巖層為上第三系桔紅色—磚紅色粘土巖、中粗粒砂巖夾泥巖、碎屑巖，層厚約10m～20m，與上覆第四系黃土層不整合接觸，與下伏白堊系砂礫巖也不整合接觸；底部基巖屬白堊系砂礫巖。從滑坡體巖土層組成可知該滑坡體產(chǎn)生滑動(dòng)的主要原因，即上覆黃土層疏松多孔，透水性強(qiáng)，垂直節(jié)理發(fā)育，不整合于上第三系紅色粘土巖之上，由于基底是一個(gè)具隔水性的傾斜面，所有雨水經(jīng)過(guò)黃土的強(qiáng)滲透性，都集聚于不整合面上，浸泡、軟化表部巖層，形成強(qiáng)度較低的軟弱面。每逢雨季，雨量集中，使黃土含水性達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，在流水和重力的雙重作用下，上覆土層隨傾斜潛水面發(fā)生滑坡。

終上所述，該滑坡體為淺層～中層黃土滑坡，滑動(dòng)方式為牽引式滑坡，除已滑動(dòng)坡面易發(fā)生二次滑塌外，滑塌體現(xiàn)狀基本穩(wěn)定，但在暴雨季節(jié)或遇地震作用時(shí)，極易發(fā)生大規(guī)?；?/p>

滑坡體前緣長(zhǎng)約300m，最大高度約230m，厚度約10m～12m，初步估算滑坡體體積約為65～85 萬(wàn)m3，屬大型滑坡，若發(fā)生整體下滑，對(duì)坡底省道304 線(xiàn)的安全運(yùn)營(yíng)具有極大的威脅。由于該滑坡體規(guī)模較大，滑坡治理施工難度大、所需工程費(fèi)用較高，建議對(duì)該段路線(xiàn)進(jìn)行改移繞避（圖6），盡量遠(yuǎn)離滑坡體前緣，并在滑坡體一側(cè)砌筑擋渣墻，防止滑坡體進(jìn)一步滑塌，侵入路基范圍，影響行車(chē)安全。

圖6 路線(xiàn)繞避滑坡體

本案例為了盡量的遠(yuǎn)離滑坡體，將原來(lái)的單曲線(xiàn)改為卵形曲線(xiàn)，本次改移后路基右側(cè)邊緣距離現(xiàn)有坡腳距約為13m，改移后路基右側(cè)設(shè)置了擋渣墻，改移后的路線(xiàn)對(duì)現(xiàn)有滑坡已有局部空間進(jìn)行緩沖。

3.2 崩塌分析及防治措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，K134+150～300、K135+050-100、K133+000-060、K133+130-210 段崩塌體規(guī)模較大，對(duì)路線(xiàn)影響較大，建議對(duì)坡面松散巖體進(jìn)行清理，在坡面懸掛主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的處治措施，并對(duì)局部破損段擋渣墻進(jìn)行拆除重建，防止巖體進(jìn)一步崩解侵入路基范圍，影響行車(chē)安全。

K141+800 處崩塌規(guī)模較小，建議對(duì)懸空段巖體采用錨噴處治措施，防止巖體進(jìn)一步崩解，同時(shí)，為防止坡面碎散體侵入路基，建議對(duì)該段也采用懸掛主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的處治措施。K128+000～K128+100、K128+500～K128+550 段建議對(duì)崩塌損毀的路面進(jìn)行恢復(fù)，對(duì)現(xiàn)有邊坡再進(jìn)行觀(guān)察，后期根據(jù)崩塌發(fā)展情況再進(jìn)行處治。

5 結(jié)語(yǔ)

甘肅天水地區(qū)降雨量豐富，不良地質(zhì)發(fā)育，地質(zhì)環(huán)境脆弱，滑坡及巖體崩塌是該地區(qū)較為典型的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型。本文以蓮葉公路為實(shí)例，分析研究了沿線(xiàn)典型地質(zhì)災(zāi)害并針對(duì)具體條件提出相應(yīng)的防治措施，為該地區(qū)同類(lèi)型的既有公路提升改造及地質(zhì)災(zāi)害治理提供參考。