黄土高原山区公路地质灾害综合治理探讨——以陕西北部山区公路为例

李文江

（延安市吴起县农村公路管理站, 陕西 延安 717600）

黄土高原山区公路地质灾害综合治理探讨
——以陕西北部山区公路为例

李文江

（延安市吴起县农村公路管理站, 陕西 延安 717600）

黄土高原西北部多砂黄土带,该地区公路边坡滑塌、路堤裂陷、冲蚀等地质灾害多发。这与黄土土质结构及力学性质有关。本文总结陕西北部交通道路——吴（起）华（池）公路的部分路段左侧高陡边坡地质灾害治理案例，分析黄土公路地质灾害防治途径，以期对该区域的公路建设起到指导作用,并对交通工程、油气管道工程，乃至黄土高原山区地质灾害治理起到借鉴意义。

山区公路；高陡边坡；地质灾害；综合治理

黄土高原山岭沟壑区农村公路等级低，受自然条件限制，公路经过路段多为地形复杂、地势险峻、地质多变。公路建设必须对原有地貌进行破坏，大面积挖方、填方、高挡墙路段经常出现，从而就形成了高陡边坡的滑坡、崩塌、地面裂缝、泥石流等自然灾害。如何确保公路路基及边坡稳定性，保证公路安全畅通，是公路地质灾害综合防治的一项重要课题。

一、陕西北部山区公路工程及其自然条件

位于陕西北部山区的吴华二级公路（山岭重丘区）是黄土高原山区低等级地质灾害多发的公路典型案例。吴华二级公路是陕西吴起与华池两县的主要交通要道，1976年修筑，2004年改造建设，设计标准路基宽度8．5米，设计时速40km/h。该公路的灾害路段位于陕西省吴起县吴起镇境内，属于坡道石质路堑段，左侧边坡高75米（其中岩石层高度20～40米）；右边路基下坡临河高35米，由砂岩、页岩互层及岩土碎石堆积而成。

1.公路区域地貌与地质条件

该区域地貌特征属黄土高原梁状丘陵沟壑区，山势陡峭，路基右侧毗邻洛河，风化土层厚，侵蚀、剥蚀作用强烈，自然边坡不稳定，坡度在50～60°。路基上侧边坡，石质路堑，开挖边坡比较陡，一般坡比为1∶0．2，个别段为矗立，高度在20～40米。吴华公路初建于70年代末期，地方财力匮乏，边坡开挖不到位。2004年改造建设只对路面做了铺筑，边坡长期处于不稳定状态，属于四类地质灾害易发区，对公路边坡稳定具有一定影响。

该路段地层岩性上部为马兰黄土，下部为砂岩、页岩互层。马兰黄土孔隙发育，湿陷性较大。自重湿陷性黄土，垂直节理发育，坡体表面多水蚀裂隙。下部砂岩、页岩互层，为薄层状，表层风化强烈，节理裂隙发育，主要为垂直节理发育。岩体成碎块状，稳定性差。地层岩石多切割为块状结构，软弱岩石多切割为碎裂块状结构，在风化、人为活动影响下对边坡稳定性极为不利。

2.公路区域气候与水文条件

该区域属半干旱温带大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季旱涝相间，秋季温凉湿润，冬季寒冷干燥，年平均气温7．8℃（极端最高气温37．1℃，极端最低气温-25．1℃）。年平均降雨量483．4毫米，年内降水季节差异较大，6～8月份为集中降雨期，约占全年降水的65～70%。集中降雨季节容易造成公路水毁严重，各类地质灾害频发，如滑坡、崩塌、泥石流等。

该路段地下水丰富，主要为松散岩类孔隙水和基岩孔隙裂隙水。松散岩层孔隙水分布广泛，地下水位与水量随季节变化较大，特别是破残积土层地下水对边坡的稳定性影响很大。地下水作用很复杂，主要表现在：会使岩石软化或溶蚀，促使上覆岩体下滑或崩倒；产生静水压力或动水压力，促使岩体下滑或崩塌；增加岩体重量，可使下滑力增大；在寒冷地区，渗入裂隙中的水结成冰，体积增大，产生膨胀力，促使岩体破坏倾倒；产生浮托力，使岩体有效重量减轻，稳定性下降。

二、山区公路滑坡机理分析

通过对陕西北部山区吴华二级公路的区域自然条件、现场调查及钻探情况分析，滑坡体为黄土。修筑道路时，开挖边坡破坏了岩土的稳定结构。该路段边坡坡度较陡，二级以上边坡土体主动土压力较大；一级边坡岩体风化剥落强烈，部分地方有掏空现象，形成高陡临空面，容易使岩体沿着地层层面滑动。

现场调查发现，坡体节理裂隙发育，岩体破碎。节理发育强烈，岩体呈现破碎块状，坡面与岩层面基本同向，且由于黄土结构松散，孔隙较大，垂直节理发育。雨期暴雨冲刷，雨水下渗，坡体前缘黄土层与基岩接触面处于保水状态；下部基岩由于风化剥落，不足以支撑其上部土体自重；坡体前缘黄土出现顺接触面滑塌，后缘土体含水量大，重量增加，抗剪强度降低，由于失去前缘土体支撑，随即滑移；坡面植被稀少，裸露现象严重。

地下水也是影响边坡稳定较为重要的外在因素，绝大多数滑坡都与地下水活动有关。许多滑坡、崩塌均发生在降雨之后，原因在于降水渗入岩体后，产生不良影响所致。

三、山区灾害路段滑坡阶段性特征

经过对山区公路——吴华公路灾害路段滑坡形成过程监测分析，边坡滑坡呈渐进性发生过程，在治理的时间节点上需要具体的分析处理。如2012年3～6月吴华公路灾害路段的检测：2012年3月，灾害路段出现过一次小型塌方，不足50立方米；2012年6月25日，坡体后缘多处出现裂缝及错落，坡脚未发现明显变化，偶尔有落石现象，伴有岩石被压碎作响声音；2012年6月27日，坡体处于不稳定状态。坡体后缘出现错台，最大错距30cm，同时出现多处裂缝，裂缝最宽20cm，且在逐渐增大，坡脚未发现明显变化，落石现象加剧，岩石压碎作响的声音频发；2012年6月28日，边坡坡面裂缝与后缘已形成闭合弧形裂缝，坡脚落石、压碎作响声剧增；2012年6月29日17时40分，坡面土体发生大面积滑动，长140米、高75米、厚度5～13米，体积约10万立方米。滑坡后，后缘陡坎仍然存在着潜在滑塌的可能，有重大安全隐患，治理势在必行。

四、黄土高原山区公路地质灾害综合治理

1.削坡卸载

削坡卸载是对滑坡后挖除一定数量的滑体，使边坡变缓，同时也可以使滑体重量减轻，以达到稳定的目的。其适用于错落转化、推动式滑坡，滑床上陡下缓，坡体后部及两侧相对稳定，不会因刷坡出现新的滑坡。滑坡卸载只会减小滑体的自重，不可改变下滑的根本趋势，削坡卸载常常与其它整治措施配合共同实施。

灾害路段滑塌区进行坡面清理，重新削坡治理。削坡时遵循“宽平台、陡坡率、低破高”的原则。平台宽3～10米，每级坡高约6米，坡比1∶0．5。

2.截水排水

防渗和排水是整治滑坡灾害的一种重要手段，尽可能完善好排水设施，布置得当合理，均能取得较好效果。坡顶部截水沟槽能防止滑坡体外围雨水流入，将其以外的水拦截引离至坡外；坡体表面上的地表水通过排水沟引离至坡面外，同时要整平坡面，防止坑洼积水渗漏。

灾害路段治理时，在已经形成的坡顶部3～5米外设置截水沟；在每级平台上设置排水沟，排水畅通；在边坡纵向上设置急流槽，确保减弱降雨对坡面冲刷，影响边坡稳定。

3.边坡支挡

边坡支挡是指在不稳定岩体下部修建挡墙或支撑墙（墩）的一种行之有效的治理方法。但支挡建筑物的基础要设置在滑动面以下，若在挡墙后增加排水措施，效果更好。

由于坡脚不稳定，需要支挡防护，多采用倾斜重力式挡土墙，以其自身重力来抵抗土压力、倾覆重力求得稳定。倾斜重力式挡土墙坡比一般为1∶0．05～1∶0．25，墙后常常设卸载平台，墙基多做成倒坡形或台阶状，基础宽度与墙高之比为1/2～2/3。其基础埋深应根据地基的容许承载力、冻结深度、岩石风化程度、雨水冲刷等因素来确定。对于岩石地基挡土墙的埋深则视风化程度而定，一般为0．25～1．0米；对于土质基础埋深一般为1．0～1．2米。沿挡土墙水平方向每隔10～25米设置1道宽10～20mm的伸缩缝或沉降缝，缝内填塞沥青柔性防水材料。在墙体纵横方向上，每隔2～3米留置孔眼安设DN100的泄水管，并向外倾斜5%。若岩石有孔隙水或裂隙水，须在墙后做滤水层，并在滤层后侧安设排水管或排水盲沟。

4.坡面防护

坡体节理裂隙发育，岩体破碎，坡高75米，需分级防护治理。结合灾害路段地层岩性，分为12级。对于一二级边坡常年渗水，将其向里开挖2米，采用浆砌片块石护面，防止表层水长期下渗失稳，背墙设置50cm厚反滤层，墙趾设渗水盲沟，护面墙宽1．5米，高8米；对于三级边坡采用浆砌石质护坡（厚60cm）,可以有效防止剥蚀和雨水冲刷；四级以上采用植被防护，防止坡面被雨水冲刷侵蚀、水土流失和风化作用，是最经济、最简便的护坡措施，其适用于土质、风化岩石或半岩土边坡。

5.岩石边坡滑塌治理

对于岩石边坡滑塌，拟采取清除坡面危岩、风化剥蚀破碎层及不稳定部分的方法，清理所有影响行车安全的堆积物、碎石屑等杂物；顶部设置截水沟，将顶部雨水引离坡面；局部破损面需要砌筑护坡或挡土墙；路基宽度满足，行车视线开阔，可将滑塌部分的土石方，整齐规则地堆放在坡脚，起到反压作用，更有利于坡体稳定。

6.土质边坡滑塌治理

对于土质边坡滑塌，拟采取由上至下分级开挖，根据土质综合情况，合理设置放坡坡比、台阶宽度。坡面防护，首先考虑植草，加强植被防护。其次使坡面平整，没有坑洼积水现象，防止雨水渗入坡体；截水排水，在易塌方区顶部5-10米处开挖截水沟。在坡面处设置排水沟，拦截、疏导地表水；在路基宽度满足，行车视线开阔，可将滑塌的部分土方，整齐规则堆放在坡脚，起到反压作用，更有利于稳定。

上述几项是近年来陕北黄土高原梁状丘陵沟壑区农村公路边坡治理较多采用的防治措施，此外还有锚固措施、喷混凝土护面、注浆等措施。在进行边坡治理时，多种治理措施并举，效果尤为显著。经长期观测，边坡稳定，坡面无冲刷、渗水、落石，风化剥蚀现象大大改观，灾害治理效果十分明显。这些措施也适用于我国西北部黄土高原山区对交通道路、油气管道工程等地质灾害的综合治理。

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