東南沿海丘陵區(qū)公路邊坡災(zāi)害成因及防治對(duì)策

王愛(ài)軍

(福建省福州市連江公路事業(yè)發(fā)展中心，連江 350500)

1 前言

福建省地形素有 “八山一水一分田” 的特點(diǎn)， 約有85%的土地面積為低山丘陵。 長(zhǎng)期以來(lái)，地形限制影響著福建省內(nèi)外的交流便利性。為改善福建省的交通狀況，國(guó)家與省政府投入大量經(jīng)費(fèi)建設(shè)各級(jí)公路，至“十二五”末，全省基本實(shí)現(xiàn)了高速公路“三縱八橫”、國(guó)道“二縱二橫”、省道“八縱九橫”和農(nóng)村路網(wǎng)建設(shè)任務(wù)，促進(jìn)了全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的大力發(fā)展[1]。然而，受全球氣候變化的影響，區(qū)域性和局地性強(qiáng)降雨過(guò)程頻度增加、強(qiáng)度加劇，并在起伏的地形特征疊加作用下，使福建省公路邊坡災(zāi)害(如滑坡、泥石流、崩塌等)發(fā)生幾率大大提高[2]。2005 年10 月4 日，受臺(tái)風(fēng)“龍王”帶來(lái)強(qiáng)降雨影響，福州武警指揮學(xué)校駐地遭泥石流襲擊， 造成85 人死亡的重大事故；2010 年6 月13-27 日，閩西、閩中等地出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的暴雨，導(dǎo)致三明、南平等市大范圍內(nèi)發(fā)生山體垮塌、洪水、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，阻斷交通干道，嚴(yán)重限制災(zāi)區(qū)交通運(yùn)輸安全，造成77 個(gè)縣級(jí)行政區(qū)范圍內(nèi)的922 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、總計(jì)404.86萬(wàn)人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)144.6 億元[3]。 本文擬在總結(jié)歸納公路邊坡災(zāi)害類(lèi)型、成因的基礎(chǔ)上，著重對(duì)各類(lèi)型災(zāi)害的防治對(duì)策與綜合治理方法進(jìn)行一步探討， 為公路邊坡防護(hù)和處理等工作的優(yōu)化提供理論依據(jù)。

2 東南沿海丘陵區(qū)公路邊坡災(zāi)害類(lèi)型

2.1 落石

邊坡落石是影響公路正常運(yùn)行的常見(jiàn)災(zāi)害之一，由于前期公路建設(shè)時(shí)對(duì)巖體挖掘形成大面積的裸露坡面，坡面上部巖層出現(xiàn)墜空面或陡崖，具有較大的勢(shì)能，在物理風(fēng)化與水力侵蝕的作用下， 巖石附著力小于其本身重力， 導(dǎo)致高處的巖石向下墜落從而影響公路路面的災(zāi)害現(xiàn)象。此類(lèi)災(zāi)害隱蔽性強(qiáng)，破壞力較小但極易使公路上駕駛?cè)藛T受驚失控，從而引起較大的安全威脅。

2.2 崩塌

崩塌是指公路邊坡巖土體上部巖土受雨水、滯水、重力、震動(dòng)等作用，其淺層巖土整體坍塌、崩解，移動(dòng)至中下部相應(yīng)坡度較緩的位置[4]。 按公路邊坡巖土體的移動(dòng)距離、水分含量及重力作用大小劃分，可細(xì)分為坍溜、坍塌和崩塌(狹義)。其中，坍溜和坍塌主要受雨水、上層滯水影響，在雨季中常見(jiàn)，且移動(dòng)距離較短，具有半流體態(tài)特征，規(guī)模較小，危害程度較崩塌低。狹義的崩塌則是在重力為主要誘導(dǎo)因子，在風(fēng)力、地震活動(dòng)等作用下，陡坡上的巨大巖土體突然向下整體翻落或崩解后往下傾倒， 運(yùn)動(dòng)時(shí)還會(huì)與坡面磕碰并崩解體間相互碰撞的過(guò)程[5]。其發(fā)生隱蔽性強(qiáng)，預(yù)測(cè)預(yù)警過(guò)程短，破壞力和破壞范圍極大，往往會(huì)影響公路正常運(yùn)行的車(chē)輛，造成重大事故。

2.3 坡面泥石流

此類(lèi)災(zāi)害主要發(fā)生在公路的土質(zhì)邊坡上， 常由短期強(qiáng)降雨造成，尤其在東南丘陵區(qū)花崗巖強(qiáng)風(fēng)化砂土層，此類(lèi)災(zāi)害較為常見(jiàn)， 大量分布于山體中上部坡度大于35°，下部山體坡度大于25°，沖溝坡度10°以上的公路邊坡[2]。其中，因強(qiáng)風(fēng)化砂土層顆粒粗、粘粒含量少，抗沖能力弱，在強(qiáng)降雨作用下易形成淺層滑坡順坡面或沖溝快速下滑，土體在前期降雨與大暴雨作用下已經(jīng)飽和、膨脹并軟化， 滑動(dòng)過(guò)程中， 陡坡區(qū)的地表徑流大量匯集來(lái)不及下滲，坡體水力梯度達(dá)到臨界水力梯度，促使土體液化并轉(zhuǎn)化為坡面泥石流。

2.4 滑坡

由于在公路施工過(guò)程中， 對(duì)邊坡開(kāi)挖會(huì)形成路塹邊坡，造成巖土體的抗剪強(qiáng)度下降，原有的穩(wěn)定坡體的穩(wěn)定性也隨之下降。 高陡邊坡(大于30°)的部分巖土體在強(qiáng)降雨作用下，巖土體膨脹變形失穩(wěn)，沿土壤與巖土體交界面(或稱(chēng)軟弱面、軟弱帶)整體向下滑動(dòng)，形成厚度1～2 m 的淺層滑坡。 此外，降雨會(huì)導(dǎo)致公路邊坡上的古滑坡體復(fù)活，使已有滑坡體再次發(fā)生大規(guī)?；瑒?dòng)，這也是影響公路邊坡的重要災(zāi)害之一。一般而言，滑坡災(zāi)害規(guī)模較大、治理工程投資也相應(yīng)較大，屬于邊坡災(zāi)害防治中的難點(diǎn)問(wèn)題。

3 東南沿海丘陵區(qū)公路邊坡災(zāi)害成因

3.1 自然因素

(1)物質(zhì)基礎(chǔ)

東南沿海丘陵區(qū)地質(zhì)環(huán)境十分脆弱， 以變質(zhì)巖和少部分沉積巖為主，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和環(huán)境因素的共同作用下，地表主要出露強(qiáng)風(fēng)化的花崗巖， 表層土壤為花崗巖風(fēng)化形成的紅粘土，在公路建設(shè)的坡麓地區(qū)，發(fā)育大量的坡積裙。 這些巖土體具有吸水性好、排水性差、抗沖性差等特點(diǎn)，力學(xué)強(qiáng)度低，同時(shí)存在風(fēng)化差異面或堆積面等相對(duì)軟弱面[6]，在長(zhǎng)期降雨的作用下，土體含水量飽和后發(fā)生膨脹，孔隙水壓力加大后土體軟化，滑動(dòng)面摩擦力降低，進(jìn)而發(fā)生滑坡。

(2)動(dòng)力條件

公路邊坡災(zāi)害主要發(fā)生在坡度大于25°的山坡，其坡度越大，巖土體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化潛力就越大，綜合型災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)性就相對(duì)提升。 東南沿海丘陵區(qū)公路邊坡中除河流兩岸階地和坡腳山地為坡度小于25°的緩坡外，山坡中上部多為25°～40°的陡坡， 且溝谷切割深度多在200 m 以上，為滑坡、泥石流等公路邊坡災(zāi)害的形成提供了動(dòng)力條件[7]。

(3)觸發(fā)因子

強(qiáng)降雨是公路邊坡災(zāi)害的主要觸發(fā)因子， 而東南沿海地區(qū)降雨具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、范圍廣、降水強(qiáng)度大、強(qiáng)降水區(qū)域集中的特點(diǎn)，尤其是在每年的臺(tái)風(fēng)季節(jié)，隨之而來(lái)的暴雨過(guò)程極易誘發(fā)沿海公路的邊坡災(zāi)害。此外，由于沿海海風(fēng)大，風(fēng)中夾雜著高鹽分顆粒，促進(jìn)公路邊坡裸露面的風(fēng)化過(guò)程及化學(xué)分解過(guò)程，從而造成巖性松軟，進(jìn)一步提高了公路邊坡災(zāi)害發(fā)生的可能性。

(4)坡面植被抑災(zāi)功能低

福建省森林覆蓋率雖高居全國(guó)第一， 但以毛竹、杉木、馬尾松等人工林為主，闊葉樹(shù)種、灌木所占比例較少。毛竹、杉木根系淺，主根不發(fā)達(dá)，馬尾松受松材線(xiàn)蟲(chóng)病影響，生態(tài)功能急劇降低，因此主要人工林樹(shù)種對(duì)坡面水分及坡體的保水、錨固、抗滑能力有限。 在持續(xù)強(qiáng)降雨與特大暴雨作用下，土體表層膨脹、軟化，土壤層與巖土層接觸面形成滑動(dòng)面，造成坡體失穩(wěn)，加上毛竹、杉木、馬尾松自重及風(fēng)力影響，表層土壤沿接觸面發(fā)生溜滑，出現(xiàn)瀉溜型的淺層滑坡。

3.2 人為因素

(1)當(dāng)防護(hù)工程缺失或防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)偏低時(shí)，公路建設(shè)形成的切坡、高邊坡和高臨空坡體，在極端降雨條件下是邊坡災(zāi)害的集中發(fā)生區(qū)。 道路建設(shè)往往造成坡面水文路徑改變，道路以上坡體地表徑流沿道路排泄，而道路缺乏排水設(shè)施，強(qiáng)降雨往往造成路面嚴(yán)重沖刷、產(chǎn)生裂隙，徑流沿道路裂隙下滲，進(jìn)而引發(fā)道路下部山體發(fā)生滑坡。

(2)公路邊坡養(yǎng)護(hù)技術(shù)水平缺失

在當(dāng)前公路養(yǎng)護(hù)工作中，著重于路面保養(yǎng)、綠化種植等方面，缺乏對(duì)邊坡的防護(hù)工作，或者職能劃分時(shí)未明確邊坡工程的養(yǎng)護(hù)方，容易造成路面養(yǎng)護(hù)水平高、邊坡工程卻出現(xiàn)損害的現(xiàn)象。此外，公路邊坡養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范主要針對(duì)的是高等級(jí)公路，缺乏中低等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)的規(guī)程，難以達(dá)到養(yǎng)護(hù)工作均有據(jù)可依的程度。 因此，在加強(qiáng)公路邊坡日常養(yǎng)護(hù)工作的同時(shí)，應(yīng)盡早出臺(tái)普通公路邊坡養(yǎng)護(hù)的技術(shù)規(guī)范，達(dá)到公路養(yǎng)護(hù)工作綜合化、整體化的最終目的。

4 防治對(duì)策

4.1 加強(qiáng)公路邊坡災(zāi)害的宣傳工作

針對(duì)公路使用者對(duì)邊坡災(zāi)害危害認(rèn)識(shí)不足，防災(zāi)、減災(zāi)意識(shí)淡薄的現(xiàn)狀， 建議加大公路邊坡災(zāi)害的科技知識(shí)普及，提高群眾本身的防災(zāi)、減災(zāi)意識(shí)與水平；同時(shí)逐步建立群策群防體系，實(shí)現(xiàn)公路全路段全民防災(zāi)、減災(zāi)，同時(shí)制定災(zāi)害的預(yù)測(cè)、預(yù)警、預(yù)防方案，最大限度地規(guī)避和防治邊坡災(zāi)害。

4.2 優(yōu)化公路邊坡災(zāi)害的治理措施

采用以防為主、多種治理措施并用的策略，對(duì)公路路段內(nèi)所有潛在邊坡災(zāi)害點(diǎn)登記在冊(cè)，定時(shí)監(jiān)控，強(qiáng)降雨時(shí)期隨時(shí)監(jiān)測(cè)，預(yù)防邊坡災(zāi)害的發(fā)生。從時(shí)間和立體結(jié)構(gòu)出發(fā)， 通過(guò)生態(tài)工程防護(hù)措施配套巖土工程防護(hù)措施的方法，邊坡治理初期主要運(yùn)用巖土工程措施的攔擋效果，后期巖土工程功效減弱時(shí)發(fā)揮生態(tài)防護(hù)技術(shù)的根系錨固和攔水截沙作用和景觀(guān)美化功能。

4.3 積極采用先進(jìn)的治理方法

關(guān)注國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)， 掌握公路邊坡防護(hù)中已有的新技術(shù)、新方法，根據(jù)東南沿海丘陵區(qū)的地貌特征、環(huán)境狀況、地質(zhì)條件，積極引進(jìn)適合于本區(qū)公路邊坡防護(hù)的新技術(shù)，或在區(qū)域內(nèi)公路邊坡上開(kāi)展自主研究，歸納總結(jié)出適合本區(qū)的新技術(shù)，提高防護(hù)技術(shù)水平和使用年限，編撰有據(jù)可依的技術(shù)手冊(cè)， 為公路邊坡災(zāi)害防治發(fā)揮有效的促進(jìn)作用。

5 養(yǎng)護(hù)工程實(shí)例

5.1 工程背景

2017 年10 月， 福州市連江公路事業(yè)發(fā)展中心接養(yǎng)省道308 線(xiàn)黃岐至潘渡段公路， 其中黃岐至筱埕段就屬于典型的東南沿海丘陵區(qū)公路。 該路段邊坡受海洋氣候影響較大， 現(xiàn)場(chǎng)邊坡綠化防護(hù)成活率不高， 造成坡面裸露，風(fēng)化嚴(yán)重，且有局部發(fā)生溜方掉塊現(xiàn)象，對(duì)過(guò)往的行人和車(chē)輛造成嚴(yán)重威脅。

5.2 治理方案

考慮大面積削坡帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)， 在結(jié)合地質(zhì)調(diào)查資料后，福州市連江公路事業(yè)發(fā)展中心采用SNS 柔性防護(hù)網(wǎng)防護(hù)現(xiàn)場(chǎng)裸露坡面、 避免松散破碎的石質(zhì)邊坡向路面掉落石塊[8]。

5.3 施工方案及注意要點(diǎn)

(1)坡面預(yù)處理

依據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》(JTG H30-2015)規(guī)定的與坡腳及高空作業(yè)相關(guān)的安全措施， 特別是坡腳處交通疏導(dǎo)和隔離，應(yīng)設(shè)置簡(jiǎn)易管架并安裝擋板，消除落石隱患。應(yīng)在坡面的上部和中部設(shè)置安全繩錨桿，施工人員利用安全繩清除坡面及坡頂浮石浮土和綠植， 做好局部地形修整工作，并確定好便于施工鉆孔的4.5 m × 4.5 m 規(guī)格的錨桿孔位。

(2)鉆孔

選擇好錨桿孔位后， 在前期修整的低凹處鉆取錨桿孔位，鉆孔深度大于錨桿外露環(huán)套的長(zhǎng)度(一般孔深應(yīng)比錨桿長(zhǎng)度長(zhǎng)5 cm 以上)， 以保證錨桿整體埋入邊坡內(nèi)，一般口徑為20 cm，深20 cm。 為了方便灌漿和保證灌漿的飽滿(mǎn)，錨桿孔向下傾斜與水平方向的夾角應(yīng)不小于15°，并盡可能使錨桿和坡面垂直， 充分發(fā)揮其垂直錨固力的效應(yīng)。鉆鑿錨桿孔時(shí)以5 m 深度鉆孔并清孔，且孔徑應(yīng)≥5.5 cm。

(3)注漿

注漿液標(biāo)號(hào)為M30， 宜用灰砂比1∶1～1∶2、 水灰比0.45～0.50 的水泥砂漿或水灰比0.45～0.50 的純水泥漿。為確保漿液固體作用良好，選用500 號(hào)水泥(42.5 普通硅酸鹽型)、粒徑≤3 mm 的中細(xì)砂進(jìn)行加水混合，注漿后養(yǎng)護(hù)至少3 d 才能進(jìn)行下一步操作。

(4)安裝縱橫張拉繩及格柵網(wǎng)

安裝縱橫向張拉繩時(shí)錨桿的抗拔力≥80 kN，張拉繩拉緊后若其長(zhǎng)度＜30 m 時(shí)兩端用3 個(gè)繩卡與錨桿外露環(huán)套固定連接、長(zhǎng)度＞30 m 時(shí)則用4 個(gè)繩卡，錨桿外露凹坑則用C20 混凝土灌澆填平，加大錨桿錨固力。鋪設(shè)格柵網(wǎng)時(shí)，格柵網(wǎng)重疊處≥10 cm 防止?jié)L石從重疊處漏出，并用扎絲將格柵網(wǎng)綁結(jié)固定在張拉繩網(wǎng)上。

(5)安裝縫合繩

鋪設(shè)張拉繩網(wǎng)并用長(zhǎng)31 m 的φ8 鋼繩作為縫合繩，將每張張拉繩網(wǎng)與四周支撐繩進(jìn)行縫合。 縫合網(wǎng)形成后進(jìn)行預(yù)張拉， 隨后用兩個(gè)繩卡將縫合繩兩端與網(wǎng)繩進(jìn)行聯(lián)結(jié)。

6 小結(jié)

東南沿海丘陵區(qū)公路邊坡受環(huán)境因素、 地質(zhì)條件等影響，災(zāi)害數(shù)量多、類(lèi)型復(fù)雜，邊坡災(zāi)害防治工作不容忽視。針對(duì)邊坡災(zāi)害的防治工作，本文提出了加強(qiáng)公路邊坡災(zāi)害的宣傳工作、優(yōu)化公路邊坡災(zāi)害的治理措施、積極采用先進(jìn)的治理方法等對(duì)策，并結(jié)合公路養(yǎng)護(hù)實(shí)例，旨在維護(hù)公路邊坡的穩(wěn)定性和公路的正常運(yùn)營(yíng)， 促進(jìn)公路邊坡治理水平的進(jìn)一步提升。