闽北地区高速公路泥流病害防控对策分析

方炬洋

(福建省交通信息通信中心，福建福州 350001)

闽北地区高速公路泥流病害防控对策分析

方炬洋

(福建省交通信息通信中心，福建福州 350001)

通过对闽北地区地质灾害特点的统计和分析，其泥流病害发生频率最高、危害范围最广，对高速公路的建设和运营安全影响最为严重。针对闽北地区高速公路泥流病害发生的区域特点和对高速公路的影响范围，提出了其病害的类型，即路堑边坡泥流和山体泥流；同时根据其病害发生的气候影响因素、病害特点，提出了泥流病害的防控原则，即采取清除、疏排、拦截和加固为原则的综合预防和整治措施，对闽北地区高速公路的建设和运营管理在防控泥流灾害方面具有一定的借鉴意义。

地质灾害； 泥流； 成因分析； 灾害防治； 闽北地区

闽北地区位于政和-大埔断裂带以西，南平-宁化构造岩浆带以北的区域，主要属于南平市的行政区域范围。闽北地区是地质灾害多发区之一，其地质灾害主要类型为滑坡、泥流、崩塌、地面塌陷等。根据该区域南平市国土与地矿部门的不完全统计，自1990年至2006年，全市共发生、发现地质灾害隐患点近4 000处，其中滑坡、泥石流病害占了约60%，不稳定斜坡、崩塌及地面沉陷占了约40%[1]；2012年根据国土资源部门排查数据，全市有地质灾害隐患点1 245处。可见，该区域地质灾害问题极为突出。

对于该区域高速公路，在2010年遭遇特大暴雨袭击，其浦南高速发生地质灾害水毁工点70余处；部分路堑边坡线外山体发生滑坡、溜坍，形成典型泥流[2-3]病害，大量泥流涌入高速公路对高速公路的安全运营产生严重影响。2014年，建设中的延顺高速公路受局部持续强降雨影响，发生泥流病害10余处，对工程建设造成很大影响。随着2000年以来福建省高速公路建设向山区延伸，目前该区域高速公路建成运营通车的线路有浦南高速等6条高速公路约800km，正在建设的南平京台高速、延顺高速等6条高速公路约300km，合计约1 100km。届时，该区域高速公路安全运营风险较高，对该区域的泥流等自然地质灾害的防控则日趋重要。

1 泥流病害成因分析

1.1 持续强降雨

闽北区域位于福建省西北部，地处亚热带季风气候区。多年平均降水量在1500～2300mm之间，局部年降水量高达4 037mm(1998年建阳市坳头站资料)[4-5]。其降雨特点突出，一次降雨量较大、降雨集中；小区域性气候明显，局部区域降雨量特大。持续强降雨是诱发地质灾害的主要触发条件之一。

1.2 工程地质

闽北地区地质灾害的发生与岩土性质(残坡积层土质边坡)以及岩土结构(巨厚的松散的第四系残坡积物)有一定的联系。闽北地区大地构造处于华南褶皱系的东部，武夷山-四明山古隆起带的中段，属闽北隆起带，为福建省三大构造单元之一。该地区地质构造活动具多期次特点，燕山期花岗岩大面积侵入，岩性主要为中粗粒黑云母花岗岩,形成的风化层及残积土厚度较大。同时，该区域岩体构造发育，土层结构松散，地表植被茂密，地表人为活动性强，为该区域发生地质灾害病害的主要工程地质因素。

1.3 成因分析

该地区泥流体多发生在花岗岩风化区域，山体残坡积层、全风化层厚，形成的泥流的多为黄土、黏土、砂质黏土等松散土类。

持续强降雨对泥流的形成主要是通过地表补给地下水及土壤含水，使其岩土体重度增大，减少土体颗粒间摩擦力，造成溜坍等变形。同时，在地表汇水作用下，造成泥流病害。

不同的降雨状态对泥流病害发生的影响程度不同：暴雨，特别是持续性暴雨易形成较大汇水，其流量大、流速高，对地表岩体冲击力强，是泥流病害发生主要影响气象影响因素；连阴雨和强对流天气引起的短时强降雨或局部小区域强降雨也会造成泥流灾害,但相对发生几率较前者小。

2 高速公路泥流病害的类型及影响

2.1 路堑边坡泥流

路堑边坡泥流指由于持续强降雨影响，高速公路路堑边坡发生浅层溜坍、滑坡等病害，在坡面及山体的汇水条件下，发生的泥流病害。在路堑边坡中此类病害通常的发生，地质上以坡体浅层岩体为坡残积层和全风化层的土质边坡、二元结构边坡为主；结构上通常以边坡建设时未采取主动加固和防护的边坡为主，一般为绿化生态防护。

此类泥流产生的规模、体量相对较小；其主要固体物质以土、小灌木及草等为主，道路应急处理时易清理。

2.2 山体泥流

山体泥流指由于持续强降雨等影响，高速公路线外的山体(未经人工改造过的山体)发生浅层的溜坍、滑坡，在坡面汇水作用下，发生的泥流病害。此类病害发生的山体，地形地貌上一般有较大汇水面积或位于沟谷中，坡度以10°～40°居多，坡面植被发育；地质上，山体的岩体坡残积层和全风化层较深厚，浅层岩体结构松散，地表水下渗较容易。

此类泥流产生的规模、体量往往较大，影响的范围较广；其主要固体物质以泥土、灌木、树木及小量碎石等为主。道路应急处理时，需动用大型机械设备，对道路安全通行影响严重。

2.3 泥流对高速公路设施的影响

泥流病害对高速公路设施的影响主要以隧道口、道路路基、线路服务区及道路涵洞、河道堵塞最为严重。

隧道口的泥流病害(图1)，多发生在存在高大山体及沟槽的隧道进出口。泥流病害存在突发性，其泥流冲出，堵塞隧道口、进入隧道，对雨季期间的高速公路安全运营影响极大，且易堵塞交通。

图1 隧道口泥流

路基段泥流病害，多发生在路侧沟槽段落、路堑边坡范围。其延坡面、沟槽汇集后，堆积于道路，阻断交通，往往能形成较大的影响范围。

山区高速公路服务区泥流病害(图2)，其后侧山体规模大，山体沿坡面、沟槽等汇集冲至服务区范围，对服务区人员、建筑、设备及加油站等安全影响巨大。

图2 服务区线外山体泥流全貌

线外山体泥流病害发生后，其固体物质堵塞河道、涵洞等断面，积水溢出河道至高速公路上，形成漫滩，对行车安全影响较大。

3 工程对策

3.1 高速公路泥流特点

对路堑边坡泥流而言，路堑边坡由工程建设已对其进行坡面调整，坡体表层松散体被铲除部分，且工程建设后，坡面常以绿化工程防护，具有一定的稳定性，此类病害发生较少。且此类泥流病害常以坡面溜坍出现，规模相对较小，已于清理。

山体泥流是高速公路泥流病害的主体，其泥流病害隐患点和发生地，山体岩体较松散、植被茂密、地形复杂，往往位于线外。山体泥流发生的随机性强、范围广、危害评估与预测难以确定，防护与治理难度较大，山体泥流是泥流病害防治的主体。

3.2 泥流病害防治原则

闽北地区泥流病害的防治不同于路堑边坡、滑坡病害的防护与加固。泥流[3]主体物质为泥与水，发生于坡面浅层，范围广。其主要防治方式可分为工程治理与工程预防，其防治原则可分为清除、疏排、拦截和加固四个方面。

清除,指清除泥流堆积物、松散体及坡面固体物质，主要是用于病害已经发生的坡体。对于预防性防护的隐患工点，主要是清除坡面上的杂物、危害较大的固体物质，如孤石、树木及其它杂物等。

疏排,指建立坡面完整的地表汇水、排水系统，完善坡体下部汇集物的疏导系统，防止地表水下渗影响坡体浅层的稳定。汇水、排水系统主要工程措施是在坡面设置树枝状和网状的截水沟、排水沟；疏导系统主要是完善截、排水沟的疏导，延设置的沟槽排除坡体。

拦截,指在坡体设置固体物质的拦截措施，防止其冲出坡面进入高速公路，一般设置于坡体的中下部。拦截系统主要的工程措施有被动网拦截、主动网拦截及拦截坝、拦截墙、拦截桩等。主动网主要是对坡面松散固体物质进行主动拦截，防治其滑离坡面。其它拦截措施主要是对滑离坡面的固体物质进行拦截。被动网、拦截桩拦截，主要是对大型固体物质进行拦截，泥、水等小型物质可以从其孔洞中渗出，沿疏导系统流出坡面。减少大型固体物质对高速公路的危害，其适用地形较广；拦截坝、拦截墙主要是对泥流进行拦截和堆积，减少泥流的冲击速度、规模，其适用于相对较缓的地形。

加固，是指对稳定性较差的山体采取预应力加固等主动加固措施稳定坡面。主要使用在已经变形破坏的边坡和山体。

4 工程案例

闽北南平市境建设中的延顺高速公路，受2014年“8·19”特大暴雨影响下际服务区后山泥流灾害最为严重(见图2、图3)。其桩号K32+241、K32+430、K32+470范围右上方发生溜塌，原有边坡受暴雨作用影响发生了较大范围的浅层溜塌形成泥流病害。

下际服务区后山植被覆盖茂密，岩体为坡残积层及全风化花岗岩，覆盖层较厚、松散，地表水易下渗。该处处泥石流形成的主要固体物质来源，以土和植物根、茎为主，无大型石块。在雨水作用下体冲入服务区场内，对服务区(特别是房建、加油站)存在安全隐患。

该泥流灾害点分为三个区，即形成区、流通区、堆积区进行针对治理。

形成区：

(1)清除溜塌浮土及倒塌的树叶根茎，防止暴雨工况下引发二次灾害，对塌方土体裸露区域植被恢复；

(2)植被恢复主要是根据当地地形、地质、气候、土壤等条件确定坡面目标植物群落，优先选用根茎发达树种；

(3)形成区的下部设置绿色柔性多维挡墙以支挡后部土体，防止其启动形成泥石流；同时将形成区清除的溜塌土体堆砌于绿色柔性多维挡墙后分层碾压密实并植草绿化，绿色柔性多维挡墙位置根据现场地形、溜塌情况动态调整，防止挡墙基础落于虚土上以确保墙身自稳性。

流通区：

(1)根据现场地形、溜坍等情况，设置被动防护网，被动网基础、地锚等措施落在稳定地层；

(2)对沟槽进行清理疏通并完善排水系统，防止雨水淤积。

堆积区：坡体下部堆积区设置片石砼拦挡坝，并保证坝体至服务区设置有足够的安全距离。

5 结论

(1)总结和分析了闽北地区高速公路泥流病害发生的主要影响因素，即气象条件因素和工程地质因素。

(2)通过对闽北地区泥流病害发生影响因素的分析，并结合该区域泥流病害对高速公路的影响，提出了该区域泥流病害的2个主要类型，即路堑边坡泥流和山体泥流。

(3)针对性的总结和分析了高速公路泥流病害对其主要设施的影响，可分为隧道进出口、路基段、服务区及河道与涵洞的影响。

(4)针对高速公路泥流病害的特点和影响范围，并提出和适合高速公路泥流病害的防控原则，即采取清除、疏排、拦截和加固为原则的综合预防和整治措施。

[1] 蒋宗孝．闽北地质灾害的分布特征及其成因分析[J]．中国地质灾害与防治学报,2007，18(4):34-40

[2] 成都地质灾害与环境研究所．中国泥石流[M]．北京：商务印书馆，2000

[3]E.K.拉科娃,涂啟華,舒敏玫．论泥流运动[J]．人民黄河，1956，(10)

[4] 金保明．80年代以来闽北洪涝灾害概况及其成因 [J]．灾害学,2001，16(1)：55-60

[5] 张尾兰,蒋宗孝,廖才科．闽西北两次致洪暴雨成因对比分析[J]．气象科技，2012，40(4)：606-612

福建省交通科技发展项目(201207)

方炬洋(1973～)，男，工学学士，高级工程师，主要从事公路与桥梁建设与管理工作。

U417.1

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[定稿日期]2015-03-02