国道G318线公路灾后恢复对策研究

　　摘 要：以国道G318线某段公路灾后恢复重建工程为依托，进行现场勘察及室内试验，深入研究坍塌岸坡区发育变形历史，分析其成因机制;对滑坡进行天然、暴雨及地震工况下的稳定性分析;总结出临水区公路灾毁工程保通思路与措施：采取对内侧边坡进行开拓、设置抗滑桩+锚索肋板墙等综合支挡措施，坡体在各类工况下均处于稳定状态，经近一年监测未见异常，防治措施合理可行。

　　关键词：灾后;发育变形;破坏机理;防护设计;滑坡治理

　　0引言

　　西部地区地质复杂，常见公路路堑边坡开挖引发滑坡灾害，严重影响当地居民的生产生活和公路的安全营运[1]。同时，地震作用也造成部分山体岩土体松动变形，提高地质灾害发生的可能性。山区道路由于受地形限制，不少路段与河道并行，其沿河路基常因洪水的顶冲与掏蚀而发生坍塌遭受破坏[2]。对交通造成严重影响、经济损失较大的主要是沿河公路灾毁和暴雨山洪灾毁[3]。处于新构造运动活跃的区域的公路，沿线地质构造和地层岩性复杂，水热条件变化大，为公路沿线泥石流、滑坡及坍岸等地质灾害的发育提供了条件，这些灾害对公路的建设和运营构成了极大的危害[4]。

　　高原半干旱季风气候，其基本特征是气温低、降水少而集中。在寒冷、干燥的气候条件下，岩石以物理风化为主，风化产物主要是粗颗粒碎屑物质，因而该地区第四系地层中黏粒含量少,地层较松散，为坍岸的发生创造了条件，在集中降水和地形因素的综合影响下，坍岸极易发生。特有的高海拔、寒冷气候孕育的地质灾害防治必须充分考虑当地的环境特点，采用针对性的特有防护措施[5]。

　　本文总结了国道G318线某灾毁路段工程地质条件及发育变形历史，分析了坡体坍塌的成因机理，结合现场实际地形地貌，参考相关工程经验，根据试验结果综合确定岩土体的稳定性计算参数，基于极限平衡理论计算分析不同工况下滑动坡体各剖面模型的稳定性，结合该段岩性特点和地形条件，提出了具体的便道开挖方案和综合防护设计方案，为G318沿江路段的安全稳定判断提供参考。

　　1灾毁道路工程概况

　　国道G318线某段公路距仁布大桥大桩号侧约200m，该处为交通要道，车流量较大。受持续高强度降雨影响，雅江短期内河水暴涨，河岸泥石流淤积挤压河道，导致该段公路岸坡发生严重滑动，公路整幅垮塌，交通完全中断。灾毁路段长约140m，位于山体滑动垮塌区上部，后缘目前为临时便道，车辆密集，对面泥石流雨季较为活跃，若继续淤积导致雅江强烈冲刷该段岸坡，将诱发坡体滑动、便道坍塌，若滑动体下滑至雅江，将堵塞形成堰塞湖从而迫使水位增高，直接危及仁布大桥。

　　地貌形态为高山峡谷之山麓斜坡堆积地貌，公路从山麓斜坡中下部通过，线路以挖方形式通过，公路右侧下方坡体整体坡度约35°，坡脚直达雅鲁藏布江，路面距河面高40～50m。灾毁路段区域左右边界为岸坡垮塌产生的高约3～10m的陡坎，侧界外基岩局部出露。滑动体后缘位于原道路上部，平均坡度高于30°，并形成陡坎，陡坎沿后缘延伸，高约3～10m，局部基岩出露。滑动体前缘位于雅江左岸，岸坡平均坡度为36°。滑动垮塌区面积1.5×104m2，路线方向纵向长度为150m，滑动方向宽为50～120m，滑动体平均厚为10m，体积约15×104m3。

　　道路对岸发育一沟谷型泥石流，汇水面积约5km2，沟谷长约1km，雨季一次冲出物约2万m3。岸坡受河流凹岸侧蚀冲刷作用强烈。同时，对面季节性泥石流雨季冲击堆积物挤压河道，导致河流侧蚀冲刷作用破坏力愈强。坡面朝向为东北方向，为背阴坡，其气温较低，蒸发量较小，冬季积雪时间较长，相对阳坡更为湿润。雨季时节，由于公路下边坡受雅江暴涨洪水冲刷作用，最终导致约140m长公路与下部高6～10m的高挡墙全部滑动垮塌，滑动方向60°，从路面到河底纵长约70m，滑动坡体体积约8万m3。险情发生后，管养部门向坡面内侧开挖出宽5m的临时便道维持保通，时常发生严重堵车，尽早恢复重建灾毁路段至关重要。

　　2研究区工程地质条件及变形历史

　　2.1地层岩性

　　研究区地处雅江深切峡谷区，平均海拔3800m，雅江伴随国道G318沿线反向东下，河流强烈下切形成“V”形谷。Ⅱ-Ⅱ'剖面所处位置最能够体现滑坡的工程地质特点、破坏情况。地形总体上呈折线型，整体坡度约25°～35°。中上部由于公路横向穿过，具有多级错台的形态特征，表层变形破坏迹象也较明显。

　　研究区主要地层为第四系全新统山麓斜坡堆积的碎石、块石(Q4del+dl)、砂土;下伏基岩为前震旦系黑云斜长片麻岩(AnZgd)。<1>第四系全新统滑坡堆积层(Q4del+dl)：主要由碎块石、砂砾组成，分选性较差，多呈棱角状，稍密-中密，松散，厚约7～28m。<2>前震旦系冈底斯岩群。

　　岩性以黑云斜长片麻岩为主，局部夹薄层状花岗片麻岩，石英片麻岩等。岩体完整性较好，主要为中风化层，节理裂隙较发育。

　　2.2水文地质条件

　　研究区地下水的埋深随所处位置不同差异较大，且受季节降雨影响较大，根据5月份施工钻孔揭露，上部ZK03地下水的埋深为6.7m，中部钻孔ZK04地下水埋深约为8.1m，前部钻孔TZK07地下水埋深约10.2m。

　　根据现场调查，滑坡范围内共出露2处第四系松散堆积层孔隙水渗水点，赋存于碎石土层中。由于滑坡体碎石土体结构多为架空结构，松散且透水性好，因此泉水的补给主要来自于降雨入渗和地表生活用水入渗，沿着含角砾粉质黏土等相对隔水层顶面运输移动，形成潜水或上层滞水，最终以季节性泉水的形式出露于滑坡体前缘。结合研究区地下水类型及补径排特征，地下水对滑坡体局部地段的作用较对整体滑面大。

　　2.3地震

　　新构造运动相对频繁，区内出现过不同期次的地壳抬升，伴有间歇期的下切及外界营力剥蚀作用。项目区地震峰值加速度为0.2g，特征周期T=0.45s，场地地震基本烈度为Ⅷ度。

　　2.4变形历史

　　根据现场调查，洪水期间水位高于常水位线3～5m。经详细调查，分析坡面滑动垮塌痕迹，判断该段岸坡坡体共发生两次垮塌，第一次是下部坡体由于底部掏空失去支撑发生浅层滑动坍塌，第二次是在第一次垮塌后上部岩土体下部失去支撑，同时在强降雨作用下发生坍塌。

　　3灾毁影响因素研究

　　3.1基本因素

　　浅表层以松散碎石土为主，固结程度较低，坡体自稳性较差。同时，坡体处于山体阴面，岩土体常年潮湿富水，强度参数较低，尤其在雨季，渗流作用强烈，强渗流作用下坡体稳定性急剧降低。

　　3.2主要因素

　　G318国道从坡体中部以挖方形式通过，挖方高度超5m，破坏了山体应力平衡，同时，长期超负荷的车辆荷载也对坡体稳定性有不利影响。研究区所处河岸为天然凹岸地形，水流侧蚀作用强烈，加之对岸泥石流冲出物阻塞河道导致河流冲刷作用更为强烈。由于河流冲刷不断掏蚀坡脚导致坡面自下向上开始垮塌，加之坡面汇水及地下水的不断下渗，导致表层碎石土沿软弱界面出现滑动垮塌。

　　3.3直接因素

　　在突发性长时间强降雨作用下，雅江水位上升，流速加大，冲刷力增强，对岸泥石流更为活跃，岩土体趋于饱和，在强降雨造成的综合作用下，导致本次灾毁事件的发生。

　　4方案选择与关键技术研究

　　4.1坡体安全系数评价标准的选取

　　坡体天然工况下变形相对较为缓慢，宏观稳定性较好，考虑地震效应及持续降雨不利作用下可能失稳，计算不平衡推力时，滑坡计算安全系数Ft在正常工况下取1.15，在非正常工况Ⅰ下取1.05，在非正常工况Ⅱ下取1.02。临时便道属于临时工程，结合实际并根据规范综合确定当滑坡稳定系数Fs≥1.05时，该临时工程边坡稳定性满足要求。

　　4.2灾后恢复治理思路

　　目前，滑坡经过二次滑塌后宏观上处于欠稳定-基本稳定状态，由于140m长路基段全部垮塌，首先需要进行保通后再进行道路恢复，基于研究区现状提出灾后恢复治理思路。

　　4.2.1基于保通需要的路线设计

　　此段属山麓斜坡堆积地貌，由于原有道路遭到完全破坏，鉴于保通需要，必须修筑一条临时便道。由于该处山高坡陡，必须开挖原有旧路内侧高边坡形成宽约5m的临时便道，便道长约100m，以此连接原有完好道路，保证该段道路临时通畅。同时，为了降低便道上边坡开挖高度，新建便道采取中间高，两头低的纵坡设计思路。这样能够有效降低上边坡的开挖量与开挖边坡高度，减小便道上边坡防护难度，基于此方案对保通期高边坡稳定性进行了分析。

　　根据勘察成果提供的岩土体的物理力学参数，由于边坡碎块石砂土覆盖层较厚，故该岸坡碎块石砂土覆盖层按均质体岩土进行稳定性评价[6]，依照工程钻探结果显示，判定潜在最危险圆弧滑动面存在于覆盖层内部，从便道左侧坡脚剪出至岸坡底部。运用边坡计算软件GEO5进行不同工况下最危险滑面稳定性系数计算搜索，搜索到的最危险滑动面结果。根据计算结果，临时便道保通期最重要的是要保证高边坡在暴雨工况下的稳定性，因此，除了相应的治水措施外，便道开挖后，对上边坡设置了喷锚工程，高边坡喷锚工程施工。

　　4.2.2基于道路恢复的下边坡防护工程设计

　　此段路基垮下高边坡主要以坡积碎块石、砂砾为主，分选性较差，多呈棱角状，松散状态，厚约7～28m，坡度约35°，受坡体下滑牵引扰动作用强烈，稳定性差，承载力低，且下游不断受到雅江长期剧烈冲刷。按照原线重建道路，进行车辆加载后，该坡体最危险滑动面搜索结果。

　　重建道路后道路加载后坡体正常工况下欠稳定状态，暴雨工况下处于不稳定状态，地震工况下处于不稳定状态。因此，道路所处坡体需进行强支挡防护。恢复重建道路需从上至下逐级防护治理[7]。对此，提出两种方案进行比选。方案一：采取桩基护岸墙+四级锚索肋板墙进行综合防护。方案一工程布置横断面。能够有效防止河流冲刷全部岸坡，保证道路下侧全部岸坡与该段路基长期安全;施工工期相对较短;对道路保通影响较小;施工难度相对较小。但施工费用较高;由于坡体堆积体松散，越靠近河面堆积层越厚，锚索成孔困难，塌孔严重，施工存在一定难度[8]。

　　方案二：主要采取抗滑桩+一级锚索肋板墙进行综合防治。方案二工程布置横断面。施工费用相对较低。但圆桩采取冲击钻进方式成孔，震动效应对坡体稳定性会造成一定影响，施工过程需加强坡体稳定性监测;由于施工平台狭小，同时施工抗滑桩与锚索肋板墙难度较大，工期相对较长。方案一各方面存在一定优势，但2018年灾毁规模大，范围广，治灾资金有限，为了最大限度有效使用资金，最终采取方案二。

　　方案二是基于保护道路岸坡的一部分而不是全部，以此降低工程量，节约造价。设置抗滑桩主要有两个方面的作用：保护桩体上部坡体的整体稳定性;抗滑桩均进入稳定基岩地层一定深度，尽管桩体外侧坡体可能受到流水长期侧蚀不断垮塌，但是桩体上部岩土体稳定性受到抗滑桩的合理保护，稳定性可得到长期保证。

　　4.3道路恢复重建防护工程

　　根据预测的最危险潜在滑面的剩余滑坡推力，对该段高边坡设计主要采用支挡工程。鉴于预应力锚索技术具有如下优点：双向受压结构;小变形;布设灵活，锚索长度和平面位置可通过锚孔反馈的地质资料调整;施工速度快;投资省[9]，故采取预应力锚索作为一种重要的治理措施。

　　4.3.1工程布置

　　(1)路面回填恢复重建：该段线路重建按照原有路线线位进行重建，由于垮塌段两侧标高相差约2.75m，长为160.00m，重建后坡率为2.2%，满足三级公路路线设计要求。

　　(2)抗滑支挡工程：①路基上边坡设4.5m高路堑墙，共102.0m;②路基下边坡一、二级设置锚索肋板墙，一级锚索肋板墙坡率为1∶0.3，高10.0m，设置4排锚索，锚索长30.0m;二级锚索肋板墙坡率为1∶0.3，高5.0m，设置2排锚索，锚索长25.0m。

　　两级肋板墙之间设平台，宽3.0～8.0m，平台采用M10浆砌片石铺砌;③二级平台处设置2.0m圆形抗滑桩，长22.0～30.0m，间距4.0m，共30根，抗滑桩上部预留锚索孔，以防后期桩体变形过大，可在顶部设置预应力锚索[10];④由于坡体碎石土较为松散，加之桩板无法设置在较深部位，为防止抗滑桩外侧进一步垮塌导致桩体上部悬臂后桩间土体挤出，故在桩间外侧间隙位置设置间距为1.0m微型桩，共两排，呈梅花状设置。工程布置立面。

　　4.3.2其它措施

　　(1)疏浚河道：对垮塌段对岸河滩与泥石流冲积物进行清理，疏浚河道，减小河流对垮塌段的冲刷力，保证施工期间安全。(2)临时围堰：施工期间在河流岸坡设置土工袋码砌的护岸围堰，防止河流不断侧蚀可能导致的岸坡失稳事故。(3)监测措施：在道路下边坡位置设置多处深部位移监测孔，监测工程恢复重建后道路正常运营状况，确保道路安全[11]。

　　5重建效果评价

　　便道开挖完成后，坡体正常工况下整体处于稳定状态，局部在暴雨、地震等特殊工况下会发生表层滑塌，便道开挖完成后运营期间加强监测，确保交通运营与下部施工安全[12]。开挖便道。岸坡防护工程施工期间下部坡体正常工况下整体处于稳定状态，局部在暴雨、地震等特殊工况下会发生表层滑塌，施工期间加强施工监测，确保施工安全。岸坡防护工程施工。施工完成后，未见坡体有明显变形，支挡结构变形监测结果也未见异常，这说明根据坡体成因机理及稳定性分析结果制定的防治措施是合理可行的，为雅江沿线灾害防治工作积累了经验。

　　6结语

　　通过对国道G318线某段公路灾毁恢复重建工程治理，积累了对高山河谷区松散堆积层上灾毁垮塌路段工程治理经验。

　　(1)基于本工程工程特性研究，探索出一套快速有效的灾后重建的方法，通过分析滑坡的变形历史与影响因素，根据灾区特点对重建方案进行了选择，并讨论了关键技术，结果显示，该项目目前重建效果非常好，获得了地方的高度称赞，该方法在公路灾毁恢复重建工程治理中是可行的。

　　(2)本项灾毁发生的影响因素为地形地貌、水文地质、岩性特点、突发降雨，坡体滑动前处于基本稳定状态，经突发高强度降雨作用，坡体处于不稳定状态发生坍塌。经设置抗滑桩+锚索肋板墙等综合支挡措施后，坡体在各类工况下均处于稳定状态，未见坡体有明显变形;经近一年的监测结果显示，支挡结构变形监测结果也未见异常，这说明根据滑坡成因机理及稳定性分析结果制定的防治措施是合理可行的，为此类灾害防治工作积累了经验。

　　(3)工程治理设计需保证公路施工保通需求，其需要规避拟建公路并适应区域地形地貌条件不良影响，本次采取对内侧边坡进行开拓的方式，既可以修筑满足临时通车需求的便道，又在一定程度上，提升了潜在滑动面的稳定性系数，该思路可为今后类似工程提供参考。

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　　作者：车晶1，段百全2