地震灾后绵茂公路建设思路探析

2008年5月12日，四川省汶川县发生了里氏8.0级大地震，震中为汶川县映秀镇，沿映秀-北川断裂带向北偏东30度方向展布，主震范围长约330公里、宽约30公里-40公里，并引发中央断裂和前山断裂出现地表破裂。此次地震发震断层的运动方式为右旋-逆断层作用，断层北西盘相对上升，地震涉及四川、陕西、甘肃和重庆等10个省区市417个县(市、区)。

“5.12”汶川特大地震造成的损失惨重，同时地震诱发的山体滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害导致灾情加重。这些地质灾害主要沿发震断裂带、河流和沟谷呈带状分布，其发生的规模大、数量多、密度高、类型复杂，形成了改变山河的局面。

震后需重建的公路大多处于地质构造复杂、岸坡陡峻、峡谷众多地带，短期内重力地质及水文地质作用仍然活跃，许多山体及大量松散堆积体处于不稳定或临界稳定状态，随时都有变形、失稳破坏的危险。

四川省绵竹至茂县公路是震后香港援建的二级公路项目，项目起于汉旺“T”字路口，终点与茂北公路相接，全长约56公里，其中，德阳境内48.06公里、阿坝境内7.97公里，全线桥隧比为75.4%。该项目是连接德阳市和阿坝州两地的纽带，同时也是阿坝州出行川北、川中的重要通道。

该项目穿越4条断裂带，是四川省灾后恢复重建困难最大、影响最广的项目。具有“三多两高一复杂”的特点，即堰塞湖多、断裂带多、地质灾害多、生态环境保护要求高、抗震设防要求高和水文条件复杂。（图1）

绵茂路沿线对公路有重大影响，需要处治的滑坡有23处，泥石流16处，崩塌体、落石83处，不稳定斜坡19处，堰塞湖21处。

震后地质灾害发育特征

汶川特大地震诱发了大量地质灾害，这些灾害有如下特征:

（1）随着自然环境和地应力的不断调整，在降雨和其它条件影响下，近3年-5年内地质灾害应是一个高发期，10年后才能进入低发期。这些灾害大多沿地震断裂带、河谷、交通干线分布。经历10年的沉积，目前绵茂路沿线大的地质灾害已趋于减少，但山体崩塌落石随着风化的日趋严重，出现的较频繁，对线路影响较大。

（2）断裂带两侧的山体地质灾害发育情况有显著的差异，其原因是断层两侧山体基本地质条件导致的地貌放大效应以及地质结构的差异。

（3）地震作用使边坡临空面方向产生拉应力，导致岩体沿节理、裂隙、层理处进一步破坏；岩体还出现向边坡临空方向的瞬间运动，从而产生大量的山体崩塌。崩塌多发生在地形陡峻的斜坡，产生崩塌的地段地形坡度多在40°以上，失稳部位主要分布在斜坡中上部以及地貌突出部位，主要失稳部位在0.4倍坡高以上。崩塌体的岩性一般都比较破碎和疏松，在降水充沛的季节将是崩塌的高发期。每年雨季过后，绵茂路沿线都出现很多崩塌点。（图2-图3）

图2

图3

图4

图5

（4）震后泥石流活动的主要特点为泥石流沟谷数量增加，在大暴雨的作用下，新的泥石流大量爆发；而且激发泥石流的临界雨量明显降低。泥石流暴发表现出明显的高发性与群发性。泥石流的容重约提高20%左右，流量一般可增加约50%-100%。原来定性为稀性或过渡性的泥石流沟转化为过渡性或粘性泥石流沟；泥石由降雨控制型逐步转为松散土体控制型；震后泥石流演变趋势的活动强度逐步减弱，活跃期与平静期交替出现；在一些松散土体丰富但尚未发生泥石流的面积大于5km2的流域，存在暴发大规模泥石流的风险源。（图4-图5）

震后公路重建选线

震后公路选线是公路重建过程中预防大、中型滑坡、崩滑、泥石流等地质灾害的第一关，也是预防地质灾害的主要环节。选线时应对工程地质和水文地质条件进行详细勘察，评估它们对公路的工程影响和环境影响。对于崩塌、滑坡、泥石流等严重地质灾害路段，一般情况下路线应设法绕避，若路线必须穿越，应根据地质情况选择合适的位置与穿越方式，缩小穿越（跨越）范围，并采取必要的工程措施，确保公路安全通过。地震区的公路设计应从路网规划、路线走廊选择、工程措施等多方面、多层次进行考虑，以最小的代价保证交通网络的安全与通畅。在公路选线时，针对不同的地质灾害类型，应注意遵循以下选线基本方法:

（1）滑坡地段线路选择应尽可能避开潜在滑坡或易产生滑坡的不良地质路段，如坡面高陡、松散堆积层发育、地下水丰富、上方汇水区较大、软硬岩层相间倾向与坡向相同，易受河水冲刷的河岸等，以避免开挖坡体诱发滑坡。当滑坡规模小、边界条件清楚、技术条件可能、经济上合理时，可选择在有利于滑坡稳定和线路安全的部位，采取有效的工程措施通过。（图6）

图6

（2）崩塌地段对可能发生大型崩塌的地段，必须设法绕避。对可能发生中型崩塌的地段，有条件绕避时，宜优先采用绕避方案；绕避有困难时，可调整路线位置，离开崩塌岩体一定距离，以减少防治工程，确保行车安全；还可采用明洞、棚洞或悬臂式棚洞等遮挡建筑物通过。对可能发生小型崩塌或落石的地段，宜选择在崩塌落石停积区以外通过；有困难时，也应使路线与陡坡之间留有适当余地，以便设置防护措施。

（3）泥石流路段通过泥石流区时，首先应考虑从流通区或河床比较稳定、冲淤变化不大的洪积扇顶部架桥跨越。（图7）

震后地质灾害治理

在公路设计阶段，应把通过区域的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的防治设计作为公路工程设计的主要内容之一，做到公路工程和灾害防治工程的有机结合，避免在公路施工过程中引发大量地质灾害而造成施工的中断和工程财产的巨大损失。

图7

滑坡处治

根据滑坡发育的特点和稳定情况，在滑坡体挖方地段采用削坡减载和挡土墙支挡；对强-微风化岩质挖方边坡，采用锚杆框架、锚杆锚墩或系统锚杆加固措施；如存在深层失稳边坡，则采用坡脚挡墙、锚索框架、锚索锚墩，甚至锚索抗滑桩进行坡体加固；顺层岩质滑坡，采用锚杆框架植草（或厚层基材植草）、锚杆锚墩、锚索框架加固。

（1）在滑坡地段，应根据路基类型、滑坡规模、物质组成、岩土性质、地下水以及地表水发育情况，对滑坡的稳定性进行分析。

（2）滑坡防治应根据滑坡类型、规模、稳定性，并结合滑坡区工程地质条件、公路的重要程度以及现场的施工条件，采取减载、反压、支挡、排水等综合措施进行治理。

（3）对于中、小型滑坡、挖方后滑坡无向后、两侧及向下发展可能者，以清除滑体及周边受影响的岩土为佳。清除后的坡体进行地面排水、整平、绿化等工作。

（4）水是促使滑坡发生和发展的主要因素，应尽早消除或减轻地表水对滑坡的危害，根据场地环境设置各种截水沟和排水沟。

（5）改善滑坡土体的力学条件，增大抗滑力。

①减与压：对于滑床上陡下缓、滑体头重脚轻或推移式滑坡，可在滑坡上部主滑地段减载，在前部抗滑地段加填压脚，以增加滑坡抗滑能力，提高其稳定性能。

②支挡：设置支挡结构，如抗滑片石垛、抗滑挡墙、桩板墙、抗滑桩等。以支挡滑体或把滑体锚固，如锚定梁、锚定板、锚定框架肋、梁锚钉墙等。在稳定地层上采用挡锚综合结构，如抗滑桩加预应力锚索、桩板墙加预应力锚索等。

图8

（6）改善滑带土体的性质，如采用孔底爆破灌注混凝土、灌浆法、砂桩、系统锚植杆、钢筋混凝土锚桩加固等措施，改变滑带土的性质，提高其强度指标，以增强滑坡的稳定性。（图8）

崩塌、落石处治

崩塌、落石处理可采用刷坡、支挡或设置拦截建筑物等措施。支挡或拦截建筑物的位置、类型以及结构尺寸等可根据崩塌的具体条件确定。从经济合理和技术可行的角度出发，进行综合治理。通常崩塌、落石采取削方为主，局部加固，并辅以排水和支挡等工程措施。

（1）削方：崩塌体削方不应用于构造破碎带和裂隙发育地段。在崩塌地段施工时，只宜采用小爆破由上而下进行开挖作业，不得采用大爆破方法进行施工。

（2）锚索加固：经计算在崩塌危岩体削方以后，崩塌体的安全储备系数仍较低时，为根治崩塌，防止崩塌体继续发展，仍需对崩塌体采取锚固措施。

（3）喷锚挂网：对于局部岩体较为破碎且较集中的部位，采用喷锚挂网防护；对崩塌体不稳定岩体临空面出露的区域也应采用喷锚挂网防护。

（4）充填裂缝：为了防止地表水下渗对崩塌体中弱软夹层产生浸泡和软化作用，还应对崩塌体上的裂缝进行充填，通常裂缝充填可采用粘土并进行夯实，在裂缝顶部铺设现浇混凝土盖板，或者采用厚层基材植草。（图9-图10）

危岩处治

危岩多发生于靠近断层的硬岩类高陡斜坡部位，由于受地质构造的作用，岩体比较破碎，再加上地震加速度的高程放大效应，使这些部位的岩体十分容易沿结构面被震裂，极易发生崩塌破坏。震后危岩防治措施主要包括：

（1）清除：在小型崩塌或落石地段，如崩塌的数量不大，或落石的数量不多，且基岩破坏程度不严重时，可采取全部清除的办法，采用自上而下方式进行。

图9

图10

（2）遮挡建筑物：在中、小型崩塌地段或崩塌发生频繁、基岩破坏严重、崩塌、落石的物质来源丰富地段则宜采用落石平台、主/被动防护网、落石槽、拦石堤、拦石坝等。SNS钢绳网柔性防护系统包括被动拦挡防护系统及主动被覆防护系统，可用于防止落石/飞石的发生。

（3）当采用一般拦截建筑物有困难时，可采用框架棚洞；若因地形或地质条件限制，外侧设置基础有困难时，亦可采用钢筋混凝土悬臂式棚洞；有条件的地方，经过比较和研究也可采用明洞处理。

泥石流处治

泥石流处治首先应选择有利的时机，在极重灾区不宜在震后3年~5年内实施大量的泥石流防治工程，而应在震后3年~5年实施工程防治；在重灾区和一般灾区，可以在震后立即实施泥石流工程防治。在泥石流流域内，从形成区、流通区到堆积区宜分别采用恢复植被、截水、护坡、拦挡、排导和防护等工程为主的治理措施。加强上游沙源、水源治理，中游拦挡、停淤、减沙、减势和下游的排导停淤、护岸工程。泥石流治理应根据全面规划、综合治理的原则进行。治理规划主要根据泥石流活动的特点制定，结合水土保持等生物防护措施，以减小和控制泥石流活动。此外，还必须建立泥石流立体监测网。（图11-图12）

（1）对规模巨大、势能大的泥石流，宜采取避让或防冲措施。如平面绕避改道、立面绕避(渡槽、明洞渡槽、高桥跨越和沟底隧道等)。

（2）在泥石流形成区以抑制泥砂产生为主，以阻滞泥砂输移，常用的措施有恢复植被、建造多树种多层次的立体防护林、坡面截水沟、沟谷区的拦沙坝等。

（3）在泥石流流通区以疏导为主，保证流路通畅。主要措施有导流和护岸、护底以及清障等。在地形较好的地区，则可采用可靠的拦挡措施，以达到减势、减砂、和控制水砂下泄量的效果。拦挡工程有实体重力坝和格栅坝、停淤场、导流堤、坝下的护岸、护底等。

结语

汶川大地震引发的地质灾害主要有滑坡、崩塌、落石、危岩以及在后续的降雨作用下，由大量松散的滑坡、崩塌体提供物源形成的大规模泥石流。目前，滑坡、崩塌、危岩这些地质灾害有的处于稳定状态，有的处于临界稳定状态，还有的处于不稳定状态。在近3年~5年内，各种地质灾害仍是一个高发区。震后公路重建应进行科学规划、合理选线，有效地避让地质灾害高风险地段，对重点地质灾害须进行必要的岩土工程治理，尽量减少对地质环境的扰动，预防工程施工时诱发新的地质灾害。