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多雨高危滑坡区公路施工技术研究

2019-11-14何劲松张贵恩

中国水运 2019年10期
关键词:道路建设安全风险稳定性

何劲松 张贵恩

摘 要:多雨滑坡区公路施工时对山体扰动大、安全风险高、不可控因素较多,本文以省道316线蜂场至则克台段公路工程为例,分析了该地区滑坡的危害程度及形成原因,提出了多雨滑坡区道路建设的对策,可为类似工程作为借鉴。

关键词:滑坡区;安全风险;稳定性;道路建设

中图分类号:U416.1+63            文献标识码:A            文章编号:1006—7973(2019)10-0106-03

滑坡是斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移地质现象,其广泛发生在山地、高原及丘陵地区,是阻碍山区社会经济发展的主要自然灾害。滑坡的直接危害主要包括:毁坏城镇、村庄、铁路、公路、航道、房屋、矿山企业等,造成人员伤亡和财产损失。而道路施工往往需要开挖山体、碾压震动,这些都是诱发滑坡的主要因素,特别是在高危滑坡区,对道路施工技术提出了极高的要求。

1 工程概述

1.1地形地貌

省道316线蜂场至则克台段公路工程项目位于伊犁哈萨克自治州新源县与尼勒克县,呈南北走向,联系新源与尼勒克,沟通0218和S315,是沿线各乡镇、厂矿企业出行的主要道路,也是伊犁州直干线公路网的重要组成。

S316 线北l临喀什河,南I临巩乃斯河 ,海拔在 900 ~2000m之间,平均海拔在1500米左右。起点 KO+OOO-K8+500及终点 K24+100-K28+006.130段落网端为平原地貌。

1.2气象

项目区降雨量和降雪量处于逐年增加的趋势,2017年春季新疆3 次大降雪,伊犁河谷地区积雪总面积与历年间期均值相比均偏多3至4 成。同時2017 年 4 月至 6 月间,天山山区降水偏多幅度居历史同期第一位 ,较常年偏多近5成,新源县进行强降雨模式,降雨量大且比较集中。

1.3地质

本项目区地处构造剥蚀山地区、构造侵蚀河谷区和山间河谷冲积平原微山区。路线附近主要为第四系上更新统风积层(Q,'"I)、 上更新统全新统冲积洪积层( Q3.4申/),起点段落泥岩、泥质砂岩o,.,1c>出露,中部山区段落闪长岩( 84川 、花岗岩 (y/b ),安山吩岩 CP1w、P2til出露。调查区出露的前第四纪地层包括泥盆系 、二叠系、保罗系。

1.4地震

本项目区内地震活动较为频繁,历史上,项目区及邻区发生多次地震。根据记载,自1812 年以来,发生震级大于6级的强震11次,影响最大的是1812年发生的8级大地震 ,根据 1983 年1984 年新疆维吾尔自治区地震局证实,此次大地震是一次破坏规模相当大的地震,其地表变形带长约 110km,由地震断层、地震滑坡和塌陷组成。

2 滑坡的危害程度

2017年6月17日~6月23日新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院对全线线内滑坡隐患进行了排查、调查,采用拉网式排查方式,查明公路沿线对新建公路产生威胁的滑坡滑塌隐患点(区)共计44处。滑坡主要分布在穿越山岭的K10+480~K24+260段内,滑坡段落长度13.78km,占路线全长的49%左右,路线两侧滑坡点(处)累积长度为9.235km。

(1)按照危害程度划分,危害程度为特别严重的有11处,长度2195m;危害程度为严重、中等~严重的有18处,长度4530m;危害程度为中等、轻微~中等的有13处,长度2350m;危害程度为轻微的有2处,长度160m,见表1。

(2)按照滑坡规模划分,滑坡路段大型滑坡有3处,长度1200m;中型滑坡14处,长度3680m;小型滑坡27处,长度4355m。

3 滑坡成因分析

3.1地层岩性

区内斜坡岩土体结构相对简单,主要包括二种类型:黄土层型和黄土+基岩型。

(1)黄土层型。黄土质地松散,工程地质特性较差,在地层结构上,局部黄土中发育多层卵砾石土,砾石含量高,结构较为致密,成为黄土层中的泉水渗漏点,在黄土与卵砾石土接触带易形成含水量相对较高的软弱结构面,黄土层内滑坡多沿此软弱结构面剪出(如加朗普特滑坡)。

(2)黄土+基岩型。上部黄土与下部基岩共同组成的斜坡类型。基岩面之上的一定厚度黄土力学强度降低,黄土与基岩的接触带容易转变为滑动带(如阔勒德能滑坡和野杏林滑坡)。

3.2地形地貌

区域属于阿吾拉勒中低山剥蚀地貌,新构造活跃,地震频发,强烈隆升与侵蚀形成深切峡谷地形,坡度陡峻,滑坡区坡度介于40~50°,相对高差约300~400m,特殊地质构造为滑坡发育创造高陡地形地貌条件,使斜坡上部土体处于不稳定状态,易产生滑坡。

3.3降水、融雪

项目区降水主要集中在4~7月份,占全年的51.5~80%左右,冰冻期长达5个月(11月至翌年3月),主要以降雪为主。区内年均降水量较大,在海拔高度为928.2 m,年均降水量增至477.5mm,在海拔高度1776m处年均降水量骤增至807.3mm,降水呈现明显梯级增大效应。

3.4地震

项目区地震发生频繁,对潜在滑坡体的形成和诱发有着一定的作用。2016年2月11日新源5.0级地震,此次地震灾害共造成新源县、尼勒克县、巩留县1594人受灾,造成直接经济损失1543.6万元。

3.5人类活动

人类活动对滑坡形成具有一定作用,区域内人类活动主要表现为修筑公路和牧民放牧;在冬季牧民放牧沿斜坡较缓坡体形成多条踩踏小径,形成融水集中汇流聚集带,逐渐形成地裂缝和落水洞,大量融水沿地裂缝发生浸泡侵蚀,进而造成斜坡体发生蠕动变形。

沿线修建公路和养护道路时,常常对坡体进行切坡脚和振动,造成斜坡体前缘临空,在一定诱发因素下,将发生滑动破坏。本项目区靠近山边附近开挖较多,部分山体开挖坡率较陡、常常因使坡体下部失去支撑在降雨下更容易发生裂缝、滑塌破坏(如K14+620-K14+680、K18+160~K18+300段),K15+500~K15+720段滑塌由于上部开挖和局部堆载改变了坡体应力状态在降雨下发生滑塌破坏,同时修建公路时大力爆破、强行开挖等工程活动,使斜坡的岩、土体受振动而破碎产生滑坡,尤其是公路上边坡的滑塌破坏,给道路施工、运营带来危害。

3.6快速发育期

滑坡灾害的时间、地点、强度虽然具有很大的不确定性,但总体来看,滑坡具有群发性和地域性的特点,降雨、融雪、地震等因素决定滑坡的发生时间,而环境地质条件(地形地貌等)决定滑坡发生的地段。新疆伊犁谷地滑坡灾害具有区域分布相对集中,形成条件大致相似的特点。其诱发因素主要是降水、地震和人类活动。由于沿线地形地貌、水文降雨、地震等滑坡形成诱发因素的项目具有相似性、同步性等特征,使得项目滑坡的形成发展演化过程具有同期性、群发性等特征,滑坡灾害的易发时段与降雨强弱和地震活跃有一定的同步性。当处于气象周期的丰水时段和地震活跃期时,为滑坡灾害的多发时段。数据显示,1998年至2003年为滑坡灾害发生的高频时段。

受地震、尤其是降雨的影响,本项目区滑坡目前处于快速发育期(易发、多发时期)。本次调查的K16+440~K16+600段左侧10~200m范围内为大型潜在滑坡区发育3~5道的多级新生裂缝(据当地牧民介绍,为2016年10月份形成),同时据走访调查,沿线山区内每年均形成众多的新生裂缝,使得潜在滑坡滑塌灾害点不断增加,对后期公路施工和运营期带来不断增加的危害。

4 滑坡区的道路建设对策建议

2017年7月12日~13日,由新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院组织,邀请专家与项目各参建单位的有关人员对省道S316线蜂场至则克台段公路滑坡進行现场调研,并开展现场研讨会,会议上综合听取了各方面专家的意见和建议,形成专家咨询意见。

由于路线沿沟谷展开,该路段滑坡密度大,危险性高,特别是斜坡已开裂,尚未滑动的坡体潜在危险性更大,而该沟谷狭窄,没有避让的条件。斜坡上的黄土结构疏松,含水率高,任何扰动都使其稳定性变差。治理工程本身的扰动有可能诱发更大范围的滑动。鉴于其地质条件特殊,对其进行彻底治理的技术难度大,局部治理的后患多,目前暂不予治理,建议采取如下对策:

(1)对该滑坡路段根据灾点的现有情况适当优化线路,尽可能少挖多填,做好路基部分,保证畅通,路面部分暂不实施。对滑坡点,特别是潜在滑坡点按危险程度分类,逐一作出预警预案,以人工巡查为主,包括巡查路线、报警条件、通讯手段、规避场地、道路封闭等作出预案,必要时进行演练。预警方案用于施工阶段和运行维护阶段防灾。

(2)建议后期可逐步采取适当的工程措施,减缓危害。对滑坡-泥流的沟口采取过水路面或拦挡加疏导的工程措施;对滑坡段采取明洞的方式从坡脚穿过,采取合理的洞身方案减缓滑坡对洞身的冲击。

(3)彻底规避该路段滑坡灾害的方法是隧洞穿越,建议在长远规划决策中考虑此方案。

(4)由于沿线路段存在严重滑坡体,自开工以来,出现多次滑坡,严重威胁公路施工人员安全,根据专家工程对策建议,采用降低技术标准,少挖多填,尽量避免挖方对路线周围岩体、土体扰动;同时尽量充分利用已完工的路基防护工程,因此对以下两段路线本着随弯就弯,尽量利用老路资源原则进行路线布设。调线总长度5.827km。

5 结论

通过对本项目部滑坡区的系统分析及研究,总结出多雨滑坡区公路施工的以下建议及措施:

(1)伊犁滑坡泥石流重点防治区是国土资源部 2016年12月底公布的《全国地质灾害防治 “十三五” 规划》中存在的17大地质灾害重点防治区之一。而本项目就是伊犁滑坡泥石流重点防治区的重要组成部分。

(2)由于路线沿沟谷展开,该路段滑坡密度大,滑坡危险性高 ,特别是斜坡己开裂 ,尚未滑动的坡体潜在危险性更大,而该沟谷狭窄,没有避让的条件。斜坡上的黄土结构疏松,含水率高,任何扰动都使其稳定性变差。治理工程本身的扰动有可能诱发更大范围的滑动。鉴于其地质条件特殊,对其进行彻底治理的技术难度大,局部治理的后患多,建议目前暂不治理。

(3)该区暴雨频发,施工单位应进行选择性施工。建议雨期(降雨期间及降雨后一段时间)在滑坡灾害影响范围内路段暂停施工、减少车辆逗留时间。

(4)建议在滑坡滑塌危害影响范围内严禁人员设备的安置和摆放。建议在施工过程中加强施工防范措施,周围设置防护墙、围栏等措施以免被飞石、滑坡堆积体冲击所伤,加强人员灾害预防意识和培训工作。

(5)本区域地表水垂直下渗作用强、坡体内地下基岩裂隙水发育,设置地表截水沟、填缝等辅助措施对地下裂隙水、地表垂直下渗水等无法处治,不能对滑坡体的防排水进行有效处理。同时区域降雨连续,有效施工工期只有2个月左右,滑坡体坡面长期处于湿滑状态,如进行截水沟、填缝等处治措施,需要大量人员、设备、材料,因山体陡峭,平均坡率 40°、50°,设备无法上山作业,材料全靠人工背上山,人员上山困难,施工时间长,大量人员施工以及修建施工人便会对山体植被和滑坡表层土体产生破坏 ,产生新生裂缝或次生滑坡。大量作业人员在滑坡危险区域作业,风险极高,容易造成群体伤亡事故 。

(6)建议在施工和运营期加强监测、巡查,组织形成地质灾害不定期和定期巡查队,发现滑坡滑动迹象灾害点及时上报。

参考文献:

[1]新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院.蜂场-则克台段公路建设工程两阶段施工图设计[Z].2017.

[2]新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院.S316线蜂场至则克台段公路建设项目加朗普特6号滑坡补充附件[Z].2017.

[3]李迪.李亦明.张漫.堆积体滑坡滑带启动变形分析[J].岩石力学与工程学报.2996(增2):84-89.

[4]王尚庆.易庆林.严学清.清江隔河岩库区茅坪滑坡变形特征及其影响因素[J].中国地质灾害与防治学报,1999(2):40-44.

[5]中华人民共和国国土资源部.滑坡防治工程勘察规范(DZ/T 0218-2006)[S].北京:中国标准出版社.2006.

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