西部山区公路泥石流的选线与整治实践

陈朝红

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 概 述

217公路工程泥石流形成区处于上游河谷侵蚀高山区，呈峡谷地貌，海拔高程2 200～2 800 m，该河段河谷较宽阔，宽度120～140 m，两岸山势陡峻，基岩裸露，冲沟地貌发育。河流右岸发育Ⅰ、Ⅱ级基座阶地，阶面平坦，宽度80 m左右。现状公路从泥石流形成区前缘通过，公路右侧距现代河床20～50 m，最近处仅12 m，路面与现代河床高差8～10 m，泥石流由河右岸推向河谷，河道受泥石流淤塞，较为狭窄，现状公路长度有550 m通过该泥石流。

泥石流形成区岩性为第四系全新统(Q4sef)泥石流堆积的碎块石土，厚度大于15 m，物质来源主要为泥石流形成区岩体风化剥落、崩塌形成，岸坡及泥石流下伏基岩为泥盆系中统灰黑色、暗灰色变板岩，基岩为坚硬岩石，受构造应力影响，节理、裂隙较发育。工程区属天山中部北麓山区气候亚区，四季气温悬殊，气候较干燥少雨，山区地形高程对降水量有较大影响，地下水类型主要为基岩裂隙水。

2 泥石流形成区特征概述

泥石流形成区主要分布在海拔高程4 500 m左右极高山的冰川区上，由于区域内地震、地质构造活动频繁，岩体风化、崩塌等现象较为发育，并且受到冰川侵蚀作用，冰碛物、冰碛堤等地质体、冰川地貌发育，固体物质储备量大，形成区物质来源较为丰富。冰川下部冰碛物至公路之间发育良好的沟谷形态，陡峻的沟谷为泥石流迅速下泄提供了良好的沟床条件，形成泥石流的流通区，该沟谷总体形态较为顺直，总长度约4.0 km，平均宽度约1.2 km，流域面积约3.92 km2。

泥石流总体形态呈典型的扇裙形，泥石流堆积区洪积扇面积6.4万m2，地面自然坡度12°～18°，泥石流后缘发育大冲沟，该冲沟较为顺直，冲沟横断面呈“V”字形，底宽20～40 m，冲沟两岸岸坡较为陡立，坡度40°～50°，沿冲沟方向地形坡度20°左右，延伸长度较长[1]。据调查以及向公路养护单位了解，该路段多年来一直受到泥石流的威胁，每年雨季都会有泥石流发生，平均每年1～3次。

该泥石流由于形成区物质来源丰富，固体物质储备量较大，且流通区上部冲沟地形较为顺直，坡度较大，有利于泥石流向下排泄，由于形成区物质不断产生，因此多年来该路段不断有泥石流发生，但规模均较小，对道路危害程度一般。泥石流处于侵蚀高山区的峡谷地段，泥石流流域为沟谷型态，流域面积约4 km2，按固体物质成分及流体性质划分为粘性泥石流，泥石流形成区坡陡，崩塌、岩堆十分发育，风化作用剧烈，固体储备量较大，流通区沟床坡度大，泥石流作用强烈[2]。

泥石流岩性为第四系全新统(Q4sef)崩坡积的碎块石土，块石最大粒径可达60 cm，碎石粒径一般在5～20 cm，碎块石磨圆一般，多为次棱角状。碎块石天然密度2.06～2.18 g/cm3，含水量2.5%～4.0%，相对密度0.30～0.38，地基允许承载力350kPa。

3 整治方案及比选

根据该段线路的工程地质条件，本阶段设计了三个方案通过泥石流，一条隧洞方案、一条明洞方案和一条路基方案[3，4]。

3.1 各比选方案工程地质条件

(1)方案Ⅰ的工程地质条件及评价

该方案为隧道方案，采用绕避方法，近泥石流线路向左提前进入山体进洞，洞线全长约620 m。

隧道进口段：洞脸边坡岩层为泥盆系中统灰黑色变质板岩，基岩属坚硬岩石，受构造应力影响。岩体强风化层厚3～5 m，岩石围岩弹性波速1 500～2 200 m/s，完整性系数0.50，属Ⅳ级围岩。洞身段：岩性为泥盆系中统深灰色厚层状变质板岩，基岩属坚硬岩石，洞身位于微风化-新鲜岩体中，洞线方向与岩体中层面方向近垂直，成洞条件较好。岩石饱和抗压强度55～65 MPa，围岩弹性波速4 000～4 800 m/s，完整性系数0.70，弹性抗力系数为900～1 200 MPa/m，静弹性模量15～25 GPa，泊松比0.29，属Ⅱ级围岩。出口段：深灰色厚层状变质板岩，位于强风化岩体中。围岩弹性波速1 500～2 200 m/s，属Ⅳ级围岩。

(2)方案Ⅱ的工程地质条件及评价

该方案为隧道方案，线路通过泥石流堆积区中部，洞线全长约470 m。

隧道段围岩地层为第四系泥石流堆积的块碎石夹土，呈灰色或灰黑色，中密或密实状态，干燥～稍湿，根据钻探及物探测试验成果该层厚度大于35 m，动弹击数18～25击。块碎石夹土，天然密度2.08～2.15 g/cm3，含水量2.2%～3.5%，相对密度0.30～0.38，围岩弹性波速450～600 m/s，完整性系数0.35，弹性抗力系数为70～120 MPa/m，静弹性模量1.0～1.5 GPa，泊松比0.40，属Ⅴ级围岩。

(3)方案Ⅲ的工程地质条件及评价

该方案为路基方案，线路通过泥石流堆积区前缘，基本沿老路线通过，过泥石泥段线路长度600 m，地层为第四系(Q4sef)冲积、泥石流堆积的漂卵石夹土及砾石土层，承载力满足要求。碎块石土最大粒径可达60 cm，碎石粒径一般在5～20 cm，碎块石磨圆一般，多为次棱角状。碎块石天然密度2.06～2.18 g/cm3，含水量2.5%～4.0%，相对密度0.30～0.38，地基允许承载力350 kPa。

3.2 各方案工程地质条件比较

(1)方案Ⅰ的优缺点

该方案采用隧洞方案，避开了泥石流灾害。线路岩性为泥盆系中统深灰色厚层状凝灰质砂岩、粉砂岩，基岩属中硬—坚硬岩石，成洞条件好。但洞身段位于泥石流主沟槽处下部，基岩埋深起伏不定，无法判断其上覆岩体厚度，其成洞条件有待进一步研究[5]。

(2)方案Ⅱ的优缺点

该方案为隧道方案，线路通过泥石流堆积区中部，可以避开泥石流冲击破坏。沿线地层为第四系冲积、泥石流堆积的漂卵石夹土及砾石土层，多呈松散状态，成洞条件差，开挖方量大，施工工艺较复杂。如发生强烈流石流易对近沟床处洞身造成破坏。

(3)方案Ⅲ的优缺点

该方案为路基方案，线路通过泥石流堆积区前缘，基本沿老路线通过，地层为第四系冲积、泥石流堆积的漂卵石夹土及砾石土层。该方案未避开泥石流，不能根治泥石流的危害，如发生泥石流，一般情况只需进行平常的路基清淤工作，会短暂地阻断交通[6]。

经过以上分析，各方案工程地质条件各有优缺点，均没有绝对优势，从泥石流对各方案的危害程度以及潜在危害情况相比较，我们认为方案Ⅲ略优于其它方案。

4 结束语

本工程线路经过高山峡谷地段， 自然条件恶劣，受地形条件影响，线路布置条件有限，无法进行完全绕避，因此线路的选择主要根据泥石泥发育特征和相关工程地质条件， 结合公路运行现状情况，从泥石流对各方案的危害程度以及潜在危害情况相比较，将线路布置于泥石流堆积区前缘，将泥石流对线路的危害程度降到最低。