臧立超 厲成武 曾慶波
[摘? 要]:受“8·8”九寨溝地震影響,G544線川九路縣城至溝口段受損嚴(yán)重,公路路基病害突出,主要表現(xiàn)為路基邊坡巖土體松動(dòng)引發(fā)危巖崩落、邊坡垮塌及淺表溜滑,既有滑坡及不穩(wěn)定斜坡發(fā)生不同程度變形,嚴(yán)重危害人員、交通及沿線設(shè)施安全。文中在分析該路段不同類型路基病害基本特征基礎(chǔ)上,總結(jié)出針對(duì)性的防治對(duì)策。
[關(guān)鍵詞]:地震; 路基病害; 基本特征; 防治對(duì)策
U419.2A
G544線川九路縣城至溝口段起于九寨溝縣城嶺崗巖隧道西北側(cè)的中田山村附近,順接擬建國道544線九寨溝雙河至縣城段終點(diǎn),路線向西,沿白水江、白河而上,經(jīng)中田山村、太平村、新華村、白河鄉(xiāng)、黑河大橋、芝麻家村、二道橋村、牙扎村、止于隆康橋與溝口至川主寺段相接,全長32.926 km。2017年8月8日21:19:46,四川阿壩州九寨溝縣發(fā)生7級(jí)地震,震中位于北緯33.20°,東經(jīng)103.82°,九寨溝核心景區(qū)西部5 km處比芒村,東距研究區(qū)內(nèi)白河鄉(xiāng)32 km。研究區(qū)受該次地震強(qiáng)烈的波及和影響,震后公路路基病害典型、突出,故本文以該路段不同類型路基病害為研究對(duì)象,分析各病害基本特征,并以典型工點(diǎn)為例提出針對(duì)性防治措施。
1 地質(zhì)背景
九寨溝縣主要?dú)夂蛱攸c(diǎn):冬季長夏季短,晝暖夜涼,晝夜溫差大;夏無酷暑,冬無嚴(yán)寒,春秋溫涼。氣候垂直差異明顯,干、雨季分明。干季(10月至次年4月)降水稀少,空氣干燥,占年總降水量的20.2%(113.2 mm)。雨季降水集中在5—10月,占年總降水量的79.8%(445.8 mm)。
地貌類型主要為中高山峽谷地貌和河流侵蝕堆積地貌,九寨溝縣城海拔1 405 m,平均海拔在3 000~4 000 m之間,溝谷發(fā)育,地形切割強(qiáng)烈,多呈峽谷地形,切割深度一般1 000~2 000 m,溝谷橫斷面呈“V”字型,縱斷面呈階梯狀,山坡陡峻,平均坡度40~45°。
區(qū)內(nèi)主要出露第四系、中生界三疊系、古生界二疊系地層。其中中生界三疊系地層巖性為灰色、深灰色、灰綠色,中厚-厚層狀凝灰質(zhì)砂巖、層凝灰?guī)r、石英巖屑砂巖、長石石英砂巖等粗碎屑巖組成,局部為砂巖、灰?guī)r、板巖的間互出露。古生界二疊系地層巖性主要為灰-淺灰綠色中厚層-薄層砂巖、千枚巖、板巖,夾薄層條紋狀灰?guī)r片。
構(gòu)造上屬于巴彥喀拉地塊東部之川西北斷塊,處于著名的“南北向地震構(gòu)造帶”的中段。斷塊及附近區(qū)域包括西秦嶺地槽褶皺帶、龍門山推覆斷褶帶、川西北斷塊等構(gòu)造單元。九寨溝地區(qū)位于岷山隆起帶北端與西秦嶺地槽褶皺帶之南緣文縣—瑪沁斷裂相交匯部位。
根據(jù)歷史資料記載,本區(qū)地震自638年有地震記載至今共記載Ms≥4.7級(jí)地震超過200次,其中8.0級(jí)地震2次,7.0~7.9級(jí) 17次以上,6.0~6.9級(jí) 41次以上,5.0~5.9級(jí) 94次以上,4.7~4.9級(jí)地震 46次以上。其中據(jù)記載,1985年以前共發(fā)生地震136次,其中Ms≥2.56級(jí)地震123次,Ms≥4.0級(jí)地震13次。1976年8月16日松潘發(fā)生7.2級(jí)強(qiáng)烈地震,并分別于8月22日、23日再次發(fā)生6.7級(jí)、7.2級(jí)強(qiáng)烈地震,震中位于路線起點(diǎn)東南方向約60 km處。2017年8月8日21:19:46,四川阿壩州九寨溝縣(北緯33.2°,東經(jīng)103.82°)發(fā)生7級(jí)地震,震源深度20 km,共造成四川省、甘肅省8個(gè)縣受災(zāi)。
2 路基病害基本特征
經(jīng)調(diào)查G544線川九路縣城至溝口段路基病害類型主要包括邊坡垮塌、淺表溜滑、路基水毀、危巖、滑坡、不穩(wěn)定斜坡。其中邊坡垮塌7處、淺表溜滑5處、路基水毀6處、危巖32段、滑坡10處、不穩(wěn)定斜坡2處。
2.1 邊坡垮塌、淺表溜滑
受地震影響,邊坡巖土體多易出現(xiàn)松動(dòng)、開裂等,進(jìn)而促使邊坡發(fā)生不同程度的垮塌及表層溜滑。
2.1.1 邊坡垮塌
根據(jù)調(diào)查研究,發(fā)生邊坡垮塌處主要為線路兩側(cè)零星分布的崩坡堆積體,自然邊坡坡度一般25°~35°,人工開挖后前緣坡度30°~45°,物質(zhì)成分以碎塊石為主,堆積松散-稍密,地震作用下發(fā)生局部垮塌,規(guī)模一般較小。例如K30+580~K30+650段邊坡垮塌(圖1)。
2.1.2 淺表層溜滑
淺表層溜滑多發(fā)生于坡度40~60°邊坡,坡體中山部表層以殘坡積土層為主,厚度1~3m為主,局部段稍厚,地震作用下,上部巖土體易沿基覆界面或強(qiáng)風(fēng)化軟弱層發(fā)生淺表層溜滑,其規(guī)模受失穩(wěn)范圍限制。例如K9+268~K9+338段邊坡淺表層溜滑(圖2)。
2.2 路基水毀
該類型病害主要發(fā)生于臨河路堤邊坡,主要段落包括K5+314~K5+894、K10+723~K10+803、K12+192~K12+224、K13+105~K13+140、K19+649~K19+729。受震動(dòng)影響,坡體內(nèi)部巖土體損傷,強(qiáng)度下降、穩(wěn)定性降低,加之在河水沖刷、掏蝕作用下,邊坡變形加劇,致使路基底部臨空形成欠穩(wěn)定路堤邊坡(圖3),甚至發(fā)生垮塌(圖4)。
2.3 危巖
研究區(qū)褶皺及斷裂較為發(fā)育,巖體以中生界三疊系、古生界二疊系砂巖、板巖、灰?guī)r等為主,受區(qū)內(nèi)褶皺斷層的構(gòu)造影響,軟質(zhì)巖路段邊坡巖體大多破碎,完整性較差,坡表危石群廣布(圖5);軟硬巖相間的巖體組合,邊坡巖體差異風(fēng)化形成凹腔,或因結(jié)構(gòu)面切割下部巖體失穩(wěn)后在巖體底部形成凹腔的墜落式危巖(圖6);區(qū)內(nèi)晝夜溫差大,物理風(fēng)化作用強(qiáng)烈,工程邊坡開挖導(dǎo)致巖體卸荷作用明顯,已有道路內(nèi)側(cè)邊坡傾倒式危巖較為發(fā)育(圖7)。
線路兩側(cè)既有邊坡危巖發(fā)育,且路段范圍內(nèi)多分布有高陡巖質(zhì)邊坡,高位危巖尤為突出(圖8),具有高度大、沖擊力大、危害大、治理難度大等特點(diǎn)?!?·8”地震影響下,邊坡巖體松動(dòng)、卸荷裂隙進(jìn)一步張開,發(fā)展形成新的不穩(wěn)定危巖塊體;既有危巖穩(wěn)定性進(jìn)一步變差,甚至失穩(wěn)崩落,對(duì)公路安全運(yùn)營造成重大安全隱患。
根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì),研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的危巖多以高位危巖為主,其中中田山段(K1+543~K2+015)、太平村段危巖所處邊坡高度大于150 m,最高處約300 m,南岸家段(K17+040~K17+480)危巖所處邊坡高度80~200 m,以上擬采用新建隧道或繞行方案。燕子埡段(K9+200~K9+370)危巖所處邊坡高度40~50 m,新華村段(K8+580~K8+770)危巖所處邊坡高度80~100 m,二道橋段(K19+440~K19+630)危巖所處邊坡高度60~80 m,沙壩村段(K26+120~K26+380)危巖所處邊坡高度100~150 m,以上擬采用明洞方案通過。
2.4 滑坡及不穩(wěn)定斜坡
該路段既有滑坡10處,不穩(wěn)定斜坡2處,震前多以采用擋墻、抗滑樁等措施進(jìn)行治理,處于穩(wěn)定狀態(tài)。在地震影響下,大多運(yùn)營良好,處于整體穩(wěn)定狀態(tài),但個(gè)別滑坡及不穩(wěn)定斜坡發(fā)生變形。如K18+320~K18+840滑坡(圖9),該滑坡位于芝麻家村附近、白河左岸,擬建公路內(nèi)側(cè),為一大型古滑坡,滑坡體整體穩(wěn)定,但前緣K18+450~K18+510及K18+545~K18+610段兩處發(fā)生溜滑,距離線路較遠(yuǎn),影響較小;K18+660~K18+710段前緣發(fā)生垮塌,垮塌后緣高度10 m左右,繼續(xù)發(fā)展有侵占道路的可能。
另外,K32+224~K32+415段不穩(wěn)定斜坡,地震影響下,坡體發(fā)生滑移變形,致使K32+229~K32+280及K32+370~K32+415段路面隆起、起伏,已建擋墻拉裂、外凸,部分破損,擋墻上部土體局部垮塌(圖10、圖11)。
3 防治對(duì)策
3.1 邊坡垮塌、淺表溜滑
其規(guī)模一般較小,易于處置,但失穩(wěn)至公路路面后,影響交通安全,嚴(yán)重者可致使交通中斷,可采取錨桿框架梁等坡面防護(hù)進(jìn)行處治,或在在坡腳處設(shè)置攔擋墻,防止邊坡變形失穩(wěn)。
3.2 路基水毀
路堤水毀多表現(xiàn)為局部塌陷、位移損毀,可采用干砌(或漿砌)片石進(jìn)行填補(bǔ),加強(qiáng)塌陷處及周邊土密實(shí)度后,再采用擋墻等措施進(jìn)行防護(hù);支擋工程應(yīng)修筑在穩(wěn)定壓實(shí)的地層上,同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)坡體內(nèi)部排水,可在擋墻等支擋結(jié)構(gòu)上設(shè)置排水孔。
3.3 危巖
危巖失穩(wěn)后多以跳躍、滾動(dòng)、滑動(dòng)等方式向坡體下部運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)至公路路面處產(chǎn)生的沖擊力大小,決定損壞路面設(shè)施及危害過往車輛、行人的程度大小。相同塊徑危巖在同一運(yùn)動(dòng)方式及路徑下,危巖產(chǎn)生沖力大小主要取決于危巖崩落高差,且危巖分布位置越高施工治理難度越大,因此危巖防治應(yīng)著重考慮危巖分布位置,即距路面高差。
分布于邊坡高度較小的危巖,一般高差小于50 m,可采取清危、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、錨桿加固等進(jìn)行防治;危巖分布距路面高差較大,處于 50~150 m之間,其沖擊力較大,且治理難度大,宜采用明洞等方式通過;危巖分布距路面高差大于150 m,對(duì)其進(jìn)行治理不可行,且產(chǎn)生沖擊力巨大,明洞等不能承受其沖擊力,宜對(duì)其進(jìn)行繞避或采取隧道方式從坡體內(nèi)部通過。
3.4 滑坡及不穩(wěn)定斜坡
地震影響下,既有滑坡及不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性較低,宜采用擋墻、抗滑樁等措施提高其抗滑力、減小下滑力;同時(shí)可在坡表設(shè)置截、排水溝,坡內(nèi)設(shè)支撐盲溝,墻身設(shè)置泄水孔等,以消除和減輕地表水和地下水的影響。
3.5 加強(qiáng)維護(hù)管理
公路路基病害的發(fā)生往往影響交通通行甚至致使交通斷道,在對(duì)不同類型路基病害進(jìn)行處治基礎(chǔ)上,仍需制定完善
的搶險(xiǎn)保通應(yīng)急預(yù)案,定期巡查、雨季加強(qiáng)檢查,發(fā)生險(xiǎn)情及時(shí)響應(yīng),按照已制定程序組織實(shí)施搶修工作,確保道路盡快暢通。
4 結(jié)束語
地震對(duì)路基邊坡影響甚大,往往致使邊坡巖土體松動(dòng)從而引發(fā)危巖崩落、邊坡垮塌及淺表溜滑,對(duì)既有滑坡及不穩(wěn)定斜坡產(chǎn)生不同程度變形或引發(fā)新的滑坡,臨河路堤邊坡發(fā)生水毀程度增加,嚴(yán)重危害人員、交通及沿線設(shè)施安全,應(yīng)根據(jù)不同類型路基病害采取針對(duì)性防護(hù)方案進(jìn)行處治,并制定完善的公路搶險(xiǎn)保通應(yīng)急預(yù)案。
參考文獻(xiàn)
[1] 公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范: JTG C20-2011[S].
[2] 公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范: JTG D30-2015[S].