中巴公路沿線地質(zhì)災(zāi)害分布特征及防治

張學(xué)進

(中國路橋工程有限責(zé)任公司，北京100011)

中巴公路，又名喀喇昆侖公路(Karakoram Highway，簡稱KKH)，位于帕米爾高原腹地，是一條連接中國西部新疆城市喀什與巴基斯坦北部城市塔科特的一條高原公路。北起中國新疆城市喀什，經(jīng)過中巴邊境口岸紅其拉甫山口，南到巴基斯坦北部城市塔科特，全長1 038 km，其中中國境內(nèi)420 km。喀喇昆侖公路不僅是巴基斯坦北部地區(qū)的交通紐帶及其公路網(wǎng)的重要組成部分，為北部地區(qū)通往首都伊斯蘭堡及南部沿海地區(qū)的交通要道，對北部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義;而且是亞洲公路網(wǎng)的組成部分，是中國通往巴基斯坦、南亞次大陸及中東地區(qū)的唯一陸路通道，具有重要的戰(zhàn)略和軍事意義。因巨大的修建難度和在工程上取得的偉大成就，被一部分人贊譽為“世界第八大奇跡”。

1 中巴公路沿線環(huán)境概述

中巴公路沿線分布的許多世界聞名的高峰［1-3］。公路穿越了喀喇昆侖山脈、興都庫什山脈、帕米爾高原及喜馬拉雅山脈四座呈“弓形波”分布的山脈，分布的高峰包括有世界第二高峰喬戈里峰(8 611 m)以及100多座超過7 000 m的山峰等。公路沿線區(qū)域不僅海拔高而且相對高差大，全線平均海拔達到3 000多m，最高點為海拔4 733 m的紅其拉甫口岸，最低點為海拔460 m的雷科特(Raikot)。

中巴公路經(jīng)過區(qū)域具有典型的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地殼與新構(gòu)造運動［4］。公路位于位于全球大型地震帶——喜馬拉雅地震帶上，地殼差異性活動幅度大，地殼強烈隆升、新構(gòu)造運動與地震活躍、區(qū)域性大斷裂發(fā)育，如主前緣逆沖斷裂、印度禪波斷裂及主地幔逆沖斷裂3條主要斷裂帶。這些獨特的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地殼與新構(gòu)造運動導(dǎo)致了公路沿線地區(qū)地貌復(fù)雜多變，地勢北高南低、南北向海拔高差大、山體陡峭、植被稀少、谷深壁陡、溝壑密布，因此生態(tài)環(huán)境及其脆弱，巖石較為破碎、懸崖絕壁林立、雪峰連綿、河谷深切、水流湍急，為公路沿線誘發(fā)的大量地質(zhì)災(zāi)害創(chuàng)造了物質(zhì)條件。

公路所在區(qū)域氣候呈垂直帶分布明顯，南北差異巨大。雷科特至洪扎段為北溫帶氣候，降水量一般600～1 000 mm，夏季降雨較為集中，最高氣溫達46°。洪扎以北為內(nèi)陸典型的高原山地氣候，降水量小、空氣稀薄、太陽輻射強烈、氣溫低，最低氣溫可達零下30°，最大積雪厚度1.5 m，最大凍土深度0.5 m。公路從北向南沿著紅其拉甫河、洪扎河、吉爾吉特河及印度河盤旋分布;兩側(cè)的山頂常年被永久性積雪和冰川所覆蓋且溝谷分布有較多的現(xiàn)代冰川，如巴托拉冰川(Batura glacier)、帕蘇冰川(Passu glacier)、吉爾密特(Gulmit glacier)等。

2 中巴公路沿線地質(zhì)災(zāi)害分布類型特征

中巴公路穿越區(qū)域的復(fù)雜獨特的殊地質(zhì)、地貌、氣候及水文條件的綜合作用，導(dǎo)致沿線廣泛地發(fā)育著各類地質(zhì)災(zāi)害，如崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖、雪崩、路面積雪及結(jié)冰、涎流冰及凍土等，引發(fā)公路狀況逐年惡化，嚴(yán)重影響了中巴兩國友誼路的正常交通運行。

2.1 崩塌與滑坡

據(jù)統(tǒng)計，喀喇昆侖公路目前沿線雷科特－紅其拉甫段(K470+500—K811+343.165)分布有141處崩塌與滑坡(圖1)，其中滑坡2處，崩塌139處，是對公路危害僅次于泥石流的地質(zhì)災(zāi)害類型，尤其約60%的崩塌與滑坡分布在蘇斯特-紅其拉普段路段，與高陡邊坡的坍塌相混合，對喀喇昆侖公路的路面與路基危害十分嚴(yán)重，時常造成交通中斷。2010年1月4日上午11:30，由阿塔巴德村(Atabad)邊發(fā)生一次規(guī)模巨大的Atabad滑坡(圖2)，并由滑坡堆積體堵塞洪扎河谷形成的Atabad堰塞湖并直接掩埋公里公路近3 km，造成了人力財力等方面的巨大的損失。

圖1 中巴公路沿線分布的崩塌與滑坡災(zāi)害

圖2 Atabad滑坡

2.2 泥石流

在喀喇昆侖公路沿線分布的所有地質(zhì)災(zāi)害中，泥石流災(zāi)害是影響最廣泛，最嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害類型。據(jù)野外考察發(fā)現(xiàn):公路雷科特大橋(Raikot，K470+500)到洪其拉甫(Khunjerab，K811)段約分布有150多條泥石流溝。依據(jù)形成地形的不同，公路沿線的泥石流可分為坡面泥石流與溝谷泥石流兩類(圖3)。公路沿線的泥石流災(zāi)害嚴(yán)重損毀公路，如:堵河成湖、淹沒公路、掩埋毀壞路面、切割路堤、淤埋橋涵及沖擊橋涵基礎(chǔ)。

圖3 中巴公路沿線分布的泥石流災(zāi)害

圖4 Atabad堰塞湖

2.3 堰塞湖

在中巴公路K678-K656的路段順著洪扎河方向分布了一個長約22 km的狹長的Atabad堰塞湖(圖4)。堰塞湖在2010年1月4日上午11:30，由阿塔巴德村(Atabad)邊發(fā)生一次規(guī)模巨大的滑坡，滑坡堆積體堵塞了洪扎河谷形成的，至2010年4月2日湖面水位上漲約65 m，庫容約1.2×108m3，廻水長度達11 km，淹沒了中巴公路的K656-K678之間路段。據(jù)巴基斯坦國家減災(zāi)管理部(NDMA)統(tǒng)計，Atabad堰塞湖摧毀、淹沒房屋54座，造成60座房屋部分破壞、1所學(xué)校完全被毀、19人遇難和失蹤、7人受傷、300口牲畜死亡，安置受災(zāi)居民1 325人，破壞和掩埋KKH公路3 km;至4月7日，確認遇難和失蹤人數(shù)達到20人，破壞和掩埋KKH公路近13 km以及連接Gulmit和Shaskat兩座城鎮(zhèn)的橋梁1座。Atabad堰塞湖淹沒近13 km的公路以及大橋1座，直接經(jīng)濟損失超過人民幣1億元，導(dǎo)致交通中斷，施工材料運輸困難，部分工地?zé)o法施工，下游局部工點處于堰塞湖的潰決洪水危險區(qū)內(nèi)，造成了更大的間接經(jīng)濟損失(圖5)。

圖5 Atabad堰塞湖對公路的損失情況(被淹沒Hassani橋)

2.4 雪崩

公路洪扎(Huza)—紅其拉甫口岸(Khunjerab)段，山高谷深、海拔分布在2 200 m以上、兩側(cè)山體非常陡峭，在每年的秋末冬初和春末夏初極易發(fā)生雪崩。區(qū)域在每年11月－翌年的3月，氣候惡劣，時常出現(xiàn)降雨天氣，由此兩側(cè)陡峭山體從上部開始逐漸積雪，在秋末冬初的季節(jié)的積雪初期，只要氣溫稍有回升，便會發(fā)生雪崩;在氣溫逐漸回升的春夏季節(jié)，公路沿線的穩(wěn)定的積雪從下部先期消融、塌落、形成臨空面，上部積雪在重力作用下發(fā)生雪崩。崩塌的積雪沿著兩側(cè)陡峭的山體溝槽急速下落，且在雪流在崩落過程中坡面碎石、塊石及基巖風(fēng)化物會隨雪塊一起崩落(圖6)，大規(guī)模雪崩會堵塞河道、損毀公路的路面及路基公路。

圖6 中巴公路沿線沿線的雪崩災(zāi)害

2.5 路面積雪與結(jié)冰

公路沿線的K792-紅其拉甫口岸(Khunjerab，K792)段，在每年2-4月間路面會出現(xiàn)堆積厚度較大積雪及結(jié)冰，導(dǎo)致公路無法正常運行，甚至損毀路面(圖7)。路段海拔都分布在4 000 m以上，一方面，在每年2-4月連續(xù)出現(xiàn)集中降雪的惡劣氣候;另一方面，由于西南氣流與北部內(nèi)陸空氣對流，在冬季大風(fēng)天氣較多，氣候體斜坡上的積雪易被搬運至線路穿越的埡口、坡腳 、河谷等相對平緩低凹處，形成公路積雪，因此路面之上易堆積厚度較大積雪，并常常凍結(jié)成冰，影響公路的正常運行。

圖7 中巴公路沿線的路面積雪及結(jié)冰

圖8 中巴公路沿線分布的凍土

2.6 涎流冰

公路洪扎(Huza)—紅其拉甫口岸(Khunjerab)段穿越于高山峽谷之間，公路兩側(cè)山體坡腳堆積的較多的第四紀(jì)松散堆積物內(nèi)常見有多處冰雪融水補給，且有常年流水－地下水出水點，在排水設(shè)施破壞或者不完備的路段，水流直接溢出漫流在公路路面上，在寒冷的冬季，隨流隨凍，在公路表面形成一種內(nèi)高外低的表面極為光滑的冰體路面，局部路段結(jié)冰厚度達1～2 m，影響正常的交通運輸，不僅造成交通堵塞，甚至出現(xiàn)車毀人亡的嚴(yán)重交通事故，而且在春暖季節(jié)，水份滲入路基內(nèi)，會引起道路翻漿，路基出現(xiàn)不均勻沉陷，邊坡滑坍等地質(zhì)災(zāi)害。

2.7 凍土

公路沿線凍土主要分布在海拔4 500 m以上的靠近紅其拉甫路口岸的 K807+000—K811+343.165路段內(nèi)，連續(xù)分布長4.3 km(圖8)。

凍土對公路的危害主要表現(xiàn)在凍結(jié)層上水的固液相轉(zhuǎn)化過程。凍結(jié)層上水，因隨季節(jié)、溫度變化而進行固液相轉(zhuǎn)化，水在固液相轉(zhuǎn)化過程中體積收縮與膨脹差近10%，由此，當(dāng)水體凍結(jié)時體積增大，產(chǎn)生附加壓力，引起凍脹;融化時體積收縮引起融沉，會直接破壞路基的穩(wěn)定性，從而影響公路的使用年限與交通運行的安全。

3 中巴公路沿線地質(zhì)災(zāi)害初步防治建議

3.1 對崩塌與滑坡災(zāi)害的防治

下部設(shè)置擋墻、刷坡減小上部坡率并設(shè)臺階，如489+655-K489+700、K560+750-K560+900等;清理上部危巖、設(shè)置柔性防護網(wǎng)防護，如K474+570-K474+700、K577+550-K577+600;放坡卸載、清除不穩(wěn)定土體，如K528+584-K529+303;適當(dāng)清方、設(shè)置擋墻阻擋，如K570+300-K570+400;局部清理，如K645+820～K645+920、K646+230～K646+430。

3.2 對泥石流災(zāi)害的防治

設(shè)置涵洞排導(dǎo)，如K508+340-K508+365、K521+950-K521+960;設(shè)置導(dǎo)流渠，防止進一步?jīng)_刷，如K508+285-K508+310;小橋跨越，如K522+120-K522+170、K561+770-K561+800;設(shè)置涵洞排導(dǎo)公路外側(cè)設(shè)置導(dǎo)流堤，K560+925-K560+940;設(shè)置停淤場，分段設(shè)涵排水，如K571+250-K572+010;內(nèi)側(cè)設(shè)置擋墻攔淤，并設(shè)置涵洞排水，如K582+395-K582+445。

3.3 對Atabad堰塞湖的防治

提出減低Atabad堰塞湖水位與改線兩種建議措施。

3.4 對雪崩災(zāi)害的防治

設(shè)置過水路面，及時清理，如K741+840～K741+975、K767+360～K767+410;設(shè)置明洞穿越，或者緊鄰洞壁處設(shè)置縱向滲水盲溝，如K766+540～K766+700、K669+840～K670+190;設(shè)置片石擋墻，如K762+055～K762+120。

3.5 對涎流冰災(zāi)害的防治

完善涵洞及兩側(cè)的邊溝，如K775+730～K775+750、K669+816～K669+819;設(shè)置擋冰墻，如K781+250～K781+428。

4 結(jié)論

(1)分析了中巴公路沿線發(fā)育的崩塌、滑坡、堰塞湖、雪崩、路面積雪及結(jié)冰、涎流冰及凍土等災(zāi)害的分布路段、發(fā)育特征及對公路的危害。

(2)根據(jù)公路沿線各類地質(zhì)災(zāi)害的分布特征與危害，對崩塌、滑坡、堰塞湖、雪崩、路面積雪及結(jié)冰及涎流冰等災(zāi)害提出了初步的防治建議。

［1］李喆.新喀喇昆侖公路傳奇最美的與最險的［EB/OL］.國際在線專程，htpp:/gb.cri.cn/27824，2011-05-26

［2］喀喇昆侖公路即將改擴建［EB/OL］.星島環(huán)球網(wǎng).2006-04-17

［3］耗資5億擴建中巴友誼公路:只有中國人才干得了［EB/OL］.多維新聞網(wǎng).2006-11-27

［4］ZHAO L.Exploring the Karakorum mountain glaciers［J］.Civilization，2009，11:110-123