省道304 线莲叶公路典型地质灾害分析及防治措施研究

胡海棠

兰州乾元交通规划设计咨询有限公司 甘肃省兰州市 730030

1 引言

甘肃省经济的平稳快速发展对省内交通基础设施提出了越来越高的要求，目前迫切需要改变交通基础设施对经济发展的束缚，提高公路的服务水平，通过干线公路的主枢纽作用，发挥城市经济辐射带动效应，拉动周边中小城市的经济发展。省道304 线莲叶公路是甘肃省内重要交通公路，是连接天水市与平凉市的主要交通通道，也是区域内果业及农业发展的重要干线公路，莲叶公路对区域内经济发展发挥着越来越重要的作用。

2 工程概况

省道304 线莲叶公路为二级公路，设计速度40Km/h，路基宽8.5m，路面宽8.0m，路面采用沥青混凝土路面，2006 年建成通车。其K130+245～590 段位于葫芦河西岸，公路右侧山体高大陡峭且为一处大型滑坡体，滑坡体下缘宽度约450m，已发生滑塌的山体高230m，滑塌体上部山体高约50m，滑坡体的厚度不一，后期极有可能发生不同规模的滑塌，存在严重的行车安全隐患。另省道304沿线K134+150～300、K141+800 等段，山体崩塌后，部分危岩仍然悬于公路顶部，存在严重的行车安全隐患。因此从行车安全性、舒适性等综合因素考虑，急需对该段灾毁路段进行综合处治，提高过往车辆行车安全。

3 莲叶公路地质灾害调查

3.1 自然条件

3.1.1 地层岩性

本实例区在我省地层分区中属华北地层大区、祁连山分区、中祁连小区。沿线地貌形态以构造剥蚀石质中低山地貌及河流侵蚀堆积河谷地貌为主，地形起伏较大，地质构造复杂，沿线大部分路段被第四系黄土层所覆盖，局部出露第三系、白垩系地层。

图1 区域主要地层简图

3.1.2 气象水文条件

实例区属黄河最大的支流渭河流域，沿线主要河流为葫芦河。2019年8月～9月期间，天水市秦安县及平凉市静宁县境内天气多为阴雨天气，雨天多晴天少，根据《天水气象信息专报》天水市气象局2019 年（第103 期）资料所示，9 月9 日～19 日天水市出现长达11 天的连阴雨天气，为2014 年以来持续时间最长、累计降水量最大的一次。其中秦安县城区降雨量达106.2mm，项目所在区域附近的莲花镇降雨量达133mm。受连续降雨及山体底部公路实施等不利因素影响，导致省道304 沿线岩石出现多处崩塌以及山体滑塌现象，部分崩塌后的岩体悬于公路上方，严重威胁过往车辆安全，急需对省道304 沿线的地质灾害进行防治，提高过往车辆的安全通行。

3.1.3 地震

实例区地处我国南北地震带的宁夏—龙门山地震带亚区，西海固地震带、天水地震带、西吉—海原—固原地震带、松蟠地震带共同影响区。天水—武山断层带受陇西旋卷构造控制，目前正处在相对活跃的后期，有发生中、强地震的可能。

区域内新构造运动较活跃，主要受六盘山东麓活动断裂的影响，该断层北自海子峡与海原活断层相连，南至泾河源、马家新庄与陇县—宝鸡断层斜接。该断层走向由N20°W 转近南波状延伸长70km。全新世以来，除局部地段外，未见明显活动。西海固地震带在1500 年以前，地震活动的频度和强度均较低，有记录的仅5 次，1500 年至1900 年间共发生4 级以上地震12 次，其中7 级以上地震3 次，1900 年以后70 余年内地震已发生18 次，其中8 级地震1 次，7级地震1 次，可见此时期内地震活动甚为剧烈。6 级以上地震主要发生在北西向深大断裂带上。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015），本文背景案例沿线地震动峰值加速度值为0.20g（相当于原地震基本烈度Ⅷ度），地震动加速度反应谱特征周期为0.45s。

图2 区域地震动参数区划图

3.2 沿线滑坡现状

受制于项目区内上述地形地貌、地质构造、岩土体性质、植被、河流水系、地下水等因素的影响，项目区内滑坡不良地质较为发育，经现场调查，本项目沿线及前后路段范围内共分布1 处规模较大的滑坡（图3、图4）。

图3 滑坡体范围

图4 滑坡体前沿

该滑坡体位于省道304 线K130+245～590 段右侧，该滑坡于2019 年9 月底发生大规模滑动，滑塌体下滑至省道304 线路基范围内，造成交通阻断达10 余天，沿线村民出行严重受阻，经秦安公路养护部门及时组织人力物力清理后恢复通车，滑动体大规模堆积于道路两侧及山体坡脚处，路基右侧形成长约200m、宽约25m、高约4.5m 的长条状堆积体。该滑坡体滑动年代超过50 年，每年雨季都会发生规模不等的滑塌，滑坡体顶部部分农田随滑坡体下滑消失，省道304 线在该段曾因该滑坡体发生滑塌而被迫改线。据调查，该滑坡体曾因大规模滑动导致滑塌体侵入葫芦河河床，堵塞河道，形成堰塞湖。2008年汶川地震期间曾发生较大规模的滑塌。

3.3 沿线崩塌现状

本项目K128+000～K128+100、K128+500～K128+550、K133+000～K133+030、K133+130～K133+165、K134+150～300 段、K141+800 等路段路基为岩质边坡，边坡高度较高，坡度较陡，大多呈陡立状。边坡出露岩体为第三系砂砾岩，强风化，岩体破碎，节理裂隙较发育，在暴雨、地震等作用下边坡已发生塌方、落石。自道路运营以来多次发生边坡崩塌、落石等地质灾害，对沿线交通造成一定的影响，为防止边坡崩塌、落石威胁过往车辆及人员的生命安全，目前2 处工点处均在路基右侧砌筑有挡渣墙，对防止落石、危岩侵入路基范围起到一定的防护作用。

K134+150～300 段崩塌体（图5）规模较大，初步估计崩塌体体积约1700m3，为中型崩塌，按崩塌产生的机理分类，属上部岩体在风化等外动力地质作用下崩解、拉裂而成的拉裂式崩塌；K141+800处崩塌规模较小，仅临空危岩受风化作用形成危岩、落石，体积约300m3，在自然扰动下易发生崩塌。

图5 K134+150～300段右侧崩塌

4 典型地质灾害分析及防治措施

4.1 滑坡分析及防治措施

经现场勘察，省道304 线K130+245～590 段右侧滑坡体现滑动面前缘长约300m，最大高约230m，滑塌体大面积堆积于坡面及坡脚，堆积体成分以第四系黄土、上第三系粘土岩、碎屑岩为主，形成坡率约1：0.8～1：1 的不稳定堆积斜坡，坡面局部位置基岩出露，风化严重，岩层倾向山体内部，与滑动面呈相切状，因此推断该滑坡体为浅层～中层黄土逆层滑坡。通过对潜在滑动面的调查，初步判定该滑坡体潜在滑动面前缘长约420m，最大高度即现状滑动面后缘高约230m，滑坡体平均高度约200m。滑坡体后缘未见张拉裂缝，坡面植被较好，后缘树木生长较好，未出现“马刀树”“醉汉林”等现象，地下水不发育，由此可推断滑坡体滑动方式为牵引式滑坡，即滑坡体前缘发生滑动后牵引后部岩土体从而形成滑坡。从滑坡体起点处侧沟内的崩塌面可清晰看出，该滑坡体上部岩层为第四系上更新统风积黄土层，以下为微红—淡红色黄土夹古土壤层、含钙质结核，层厚约5m；下部岩层为上第三系桔红色—砖红色粘土岩、中粗粒砂岩夹泥岩、碎屑岩，层厚约10m～20m，与上覆第四系黄土层不整合接触，与下伏白垩系砂砾岩也不整合接触；底部基岩属白垩系砂砾岩。从滑坡体岩土层组成可知该滑坡体产生滑动的主要原因，即上覆黄土层疏松多孔，透水性强，垂直节理发育，不整合于上第三系红色粘土岩之上，由于基底是一个具隔水性的倾斜面，所有雨水经过黄土的强渗透性，都集聚于不整合面上，浸泡、软化表部岩层，形成强度较低的软弱面。每逢雨季，雨量集中，使黄土含水性达到过饱和状态，在流水和重力的双重作用下，上覆土层随倾斜潜水面发生滑坡。

终上所述，该滑坡体为浅层～中层黄土滑坡，滑动方式为牵引式滑坡，除已滑动坡面易发生二次滑塌外，滑塌体现状基本稳定，但在暴雨季节或遇地震作用时，极易发生大规模滑塌。

滑坡体前缘长约300m，最大高度约230m，厚度约10m～12m，初步估算滑坡体体积约为65～85 万m3，属大型滑坡，若发生整体下滑，对坡底省道304 线的安全运营具有极大的威胁。由于该滑坡体规模较大，滑坡治理施工难度大、所需工程费用较高，建议对该段路线进行改移绕避（图6），尽量远离滑坡体前缘，并在滑坡体一侧砌筑挡渣墙，防止滑坡体进一步滑塌，侵入路基范围，影响行车安全。

图6 路线绕避滑坡体

本案例为了尽量的远离滑坡体，将原来的单曲线改为卵形曲线，本次改移后路基右侧边缘距离现有坡脚距约为13m，改移后路基右侧设置了挡渣墙，改移后的路线对现有滑坡已有局部空间进行缓冲。

3.2 崩塌分析及防治措施

根据现场调查，K134+150～300、K135+050-100、K133+000-060、K133+130-210 段崩塌体规模较大，对路线影响较大，建议对坡面松散岩体进行清理，在坡面悬挂主动防护网的处治措施，并对局部破损段挡渣墙进行拆除重建，防止岩体进一步崩解侵入路基范围，影响行车安全。

K141+800 处崩塌规模较小，建议对悬空段岩体采用锚喷处治措施，防止岩体进一步崩解，同时，为防止坡面碎散体侵入路基，建议对该段也采用悬挂主动防护网的处治措施。K128+000～K128+100、K128+500～K128+550 段建议对崩塌损毁的路面进行恢复，对现有边坡再进行观察，后期根据崩塌发展情况再进行处治。

5 结语

甘肃天水地区降雨量丰富，不良地质发育，地质环境脆弱，滑坡及岩体崩塌是该地区较为典型的地质灾害类型。本文以莲叶公路为实例，分析研究了沿线典型地质灾害并针对具体条件提出相应的防治措施，为该地区同类型的既有公路提升改造及地质灾害治理提供参考。