魯中山區(qū)自然災(zāi)害公路承災(zāi)體風(fēng)險點特征及處置方案

王國煒 王 勇 王 喆 唐 楊 亓興軍

(1.山東金衢設(shè)計咨詢集團有限公司 濟南 250014;2.濟南市交通工程質(zhì)量與安全中心 濟南 250014;3.山東高速股份有限公司 濟南 250014;4.五峰土家族自治縣農(nóng)村公路管理所 宜昌 443413;5.山東建筑大學(xué)交通工程學(xué)院 濟南 250101)

交通運輸是國民經(jīng)濟中的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),交通基礎(chǔ)設(shè)施是交通運輸行業(yè)推動經(jīng)濟社會發(fā)展的先行領(lǐng)域和基礎(chǔ)支撐,公路是交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,特別是對于水運不發(fā)達的北方省市,公路的安全暢通尤為重要。

公路承災(zāi)體普查是第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險普查工作中的重要一環(huán),通過普查,旨在對公路行業(yè)災(zāi)害隱患底數(shù)和風(fēng)險水平進行一次綜合性、全方位的摸底,提升公路自然災(zāi)害防治能力[1]。

1 普查目的

全面獲取區(qū)域內(nèi)公路承災(zāi)體信息、歷史災(zāi)害信息和主要致災(zāi)信息,掌握重點風(fēng)險隱患情況,查明公路承災(zāi)體抗災(zāi)減災(zāi)能力,營造可持續(xù)發(fā)展的交通運輸運行環(huán)境,為保障經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供權(quán)威的災(zāi)害風(fēng)險信息和科學(xué)決策依據(jù)。

2 普查內(nèi)容

公路承災(zāi)體信息包括公路設(shè)施屬性信息和自然災(zāi)害風(fēng)險點信息。

公路設(shè)施屬性信息為公路路基路面、邊坡防護、橋梁隧道等結(jié)構(gòu)物的分布、類型、數(shù)量、物理屬性、空間位置數(shù)據(jù),設(shè)防水平、服務(wù)能力等基礎(chǔ)信息;自然災(zāi)害風(fēng)險點信息為歷史發(fā)生災(zāi)害的公路點(段)現(xiàn)狀和雖未發(fā)生災(zāi)害但存在明顯災(zāi)害風(fēng)險點(段)基本情況。

3 普查方法

普查遵循客觀、科學(xué)原則,采用簡單可靠易操作的方式。

(1)與公路沿線鎮(zhèn)村兩級組織及過往群眾積極對接,了解當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)災(zāi)害發(fā)生事件及公路損失情況;

(2)通過現(xiàn)場調(diào)查、勘察、監(jiān)測、遙感等手段進行數(shù)據(jù)采集和核查,重點難點采取專家論證確定;

(3)通過公路管養(yǎng)單位調(diào)查發(fā)生災(zāi)害的公路點(段)及查看現(xiàn)狀情況。

4 自然災(zāi)害類型

自然災(zāi)害綜合風(fēng)險普查主要涉及地質(zhì)災(zāi)害、水毀災(zāi)害、地震災(zāi)害、氣象災(zāi)害、海洋災(zāi)害、森林和草原火災(zāi)。

公路承災(zāi)體普查主要為地質(zhì)災(zāi)害和水毀災(zāi)害兩種。

5 萊蕪區(qū)概況

5.1 地質(zhì)地貌

地處魯中泰沂山區(qū),位于華北地區(qū)魯西隆起魯中隆斷區(qū)、泰萊斷陷盆地東緣,呈斷裂構(gòu)造發(fā)育。地質(zhì)構(gòu)造受魯中緯向構(gòu)造及魯西旋卷構(gòu)造控制。構(gòu)造形跡以斷裂為主,褶皺次之。

境內(nèi)地形為南緩北陡、向北突出的半圓形盆地。北、東、南三面環(huán)山,西部開闊,中部為低緩起伏的泰萊平原,由長埠嶺延伸入泰安。整個地勢由東向西傾斜,北、東、南三面又向盆地中部傾斜,呈向西敞口的馬蹄形態(tài)。

大小山脈2000余座,北部為泰山余脈,南部為徂徠山余脈,兩山脈諸山皆為山勢陡峻、切割強烈的中低山。

5.2 河流水文

境內(nèi)大小河流300余條,98%屬于黃河流域大汶河水系,2%屬于淄河水系。

5.3 氣候氣象

境內(nèi)氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫦撅L(fēng)氣候,四季分明,冬季寒冷干燥,春季溫暖多風(fēng),夏季炎熱多雨,秋季涼爽晴朗。

5.4 公路概況

濟南市萊蕪區(qū)公路通車總里程為3820.608km,其中,高速公路127.25km,普通國省道190.458km,農(nóng)村公路3502.9km。普通國道69.204km,普通省道121.254km。農(nóng)村公路中縣道332.005km,鄉(xiāng)道520.153km,村道2613.919km。

6 公路災(zāi)害風(fēng)險點特征

查閱相關(guān)資料,得出萊蕪區(qū)地形起伏大,巖土體坡度陡,礦山點多面廣,導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)多發(fā),主要地質(zhì)災(zāi)害種類為崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷(包括巖溶塌陷和采空塌陷兩種)[2-3]。

通過現(xiàn)場調(diào)查、勘察及國土部門地質(zhì)災(zāi)害分布圖與公路線位圖進行疊加,對接管養(yǎng)單位,走訪公路沿線鎮(zhèn)村群眾等多種方法,后經(jīng)相關(guān)專家論證確認得出萊蕪區(qū)域內(nèi)高速公路、普通國省道公路無風(fēng)險點;受歷史、地形地貌、技術(shù)資金等因素影響,風(fēng)險點主要集中在農(nóng)村公路上,農(nóng)村公路服務(wù)于農(nóng)村廣大人民群眾,是鄉(xiāng)村振興的基礎(chǔ),要引起足夠的重視[4]。

區(qū)域內(nèi)主要風(fēng)險有崩塌、滑坡、沉陷與塌陷等類型,災(zāi)害對公路的影響程度為輕微,崩塌風(fēng)險以發(fā)生在Y073和X010路段上的崩塌較為典型;滑坡主要在Y048路段上,沉陷與塌陷主要在村道上,各風(fēng)險點如圖1～2所示。

圖2 X010崩塌

Y073路段邊坡坡高3～10m,巖石主要為中風(fēng)化石灰?guī)r為主,邊坡坡率1∶0～1∶0.2,路段部分巖石崩塌、滑落,邊坡坡面存在部分松散巖石及臨空面巖石,存在滑落風(fēng)險。

X010路段邊坡高度約8～15m,坡率為1∶0.5～1∶0.8,坡腳至路面邊緣0.3～0.5m,巖石風(fēng)化程度中—強風(fēng)化,路段部分巖石崩塌、滑落,邊坡坡面存在部分松散巖石,有滑落風(fēng)險。

Y048路段處于強風(fēng)化頁巖、泥巖破碎帶,受雨雪影響積累形成堆積體,從邊坡巖體結(jié)構(gòu)評價邊坡具備整體失穩(wěn)滑落的地質(zhì)條件(圖3)。

圖3 Y048滑坡

CZ033路段出現(xiàn)橫向裂縫、塊狀裂縫、輕微沉陷等病害(圖4)。

圖4 CZ033塌陷

7 地質(zhì)災(zāi)害成因分析

7.1 崩塌

石灰?guī)r質(zhì)邊坡,坡度在60°～70°之間,坡面凹凸不平,存在各種構(gòu)造面(節(jié)理、片理、劈理、裂隙面、巖層界面等),為崩塌的形成提供了脫離母體的邊界條件,形成了坍塌面,崩塌體的運動方式為傾倒、崩落,崩塌體碎塊在運動過程中滾動或跳躍,最后在坡腳形成堆積地貌—崩塌倒石堆[5]。

在區(qū)域內(nèi)主要為落石及碎落現(xiàn)象。

7.2 滑坡

滑坡是指斜坡上的土體或者巖體,受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素影響,在重力作用下,沿著一定的軟弱面或者軟弱帶,整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象[6]。

在區(qū)域內(nèi)主要為由花崗巖風(fēng)化殼、沉積巖殘坡積等構(gòu)成,淺表層滑動。

7.3 沉陷與塌陷

公路下伏采空區(qū),其上方巖土體在行車荷載、地表工程或者地下工程活動、水體蓄滲抽排等的作用下,由于不能承受地表荷載(包括公路自重作用)而失去平衡塌陷。

在區(qū)域內(nèi)主要為采空區(qū)沉陷。公路位于張家洼鐵礦采空區(qū)區(qū)域,鐵礦采礦工藝及采空范圍不斷擴大導(dǎo)致鐵礦區(qū)易發(fā)生采空塌陷,查閱了解礦區(qū)地質(zhì)背景及礦床成因等相關(guān)資料,做到精確處置,保障車輛和行人安全[7]。

8 處置措施

各種自然災(zāi)害風(fēng)險點發(fā)現(xiàn)后,應(yīng)設(shè)置警示標(biāo)志,提醒來往車輛和人員。

8.1 防治措施

劃定地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū),并予以公告;加強監(jiān)管,禁止在地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū)內(nèi)爆破及從事其他可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的活動;加強警示、監(jiān)測、巡查、預(yù)警、避讓等災(zāi)害防范工作,制定突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案;采取工程措施對地質(zhì)災(zāi)害隱患進行治理,盡早消除災(zāi)害隱患;在強降雨、持續(xù)降雨、震動等易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的情況下,應(yīng)提前封鎖該路段,禁止人員及車輛通行,以確保安全。

8.2 工程措施

8.2.1 設(shè)置SNS 柔性防護網(wǎng)處置崩塌

清理邊坡坡面松動的風(fēng)化巖或臨空面巖石,坡面設(shè)置SNS主動防護網(wǎng),應(yīng)用于X010這種巖層整體性不錯,僅有零星落石的路段,如圖5。

圖5 SNS主動防護網(wǎng)

主動防護系統(tǒng)是用以鋼絲繩為主的各類柔性網(wǎng)覆蓋或包裹在需防護的斜坡或危石上,以限制巖土體的風(fēng)化剝落或破壞以及危岸崩塌[8-10]。

8.2.2 削坡減載處置崩塌

針對Y073崩塌現(xiàn)狀,削坡減載是保證邊坡穩(wěn)定最有效且經(jīng)濟的措施,崩塌嚴(yán)重的邊坡坡率采用 1∶1.5及以上,相對穩(wěn)定的邊坡坡率采用1∶1～1∶1.5。

邊坡排水:設(shè)置截水溝、平臺排水溝、急流槽等排除地表水,防止地表水滲入土體影響邊坡的穩(wěn)定。對坡體巖土較破碎的邊坡設(shè)置仰斜式排水孔排除地下水[11]。

8.3 滑坡處置

針對區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的小型滑坡,采取以下措施:

(1)滑坡體的削方減載一般自上而下進行,每級臺階之間需要設(shè)置安全截留平臺,每級臺階根據(jù)巖土的性質(zhì)確定刷坡坡度,將上部推移段的土體部分或者全部挖除,減小土體上部負載,減小推移力,從而促進滑坡體的穩(wěn)定。

(2)坡面防護大體分為兩類,一類是恢復(fù)植被,比如人工植草、客土噴播等,通過恢復(fù)植被邊坡具有了抵抗暴雨沖刷的能力;另外一類是工程防護,主要指漿砌片石護坡、掛網(wǎng)噴射混凝土護坡、骨架護坡[12]。

8.4 沉陷與塌陷處置

道路采空區(qū)處置需做好采空區(qū)資料的收集及采空區(qū)穩(wěn)定性評價,并充分考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點和工程地質(zhì)條件。

借鑒國內(nèi)煤炭采空區(qū)注漿法處理方法,在采空區(qū)影響范圍內(nèi)按一定孔距均勻布設(shè)注漿孔,將水泥、粉煤灰漿液以高壓注入,漿液以填充、滲透和擠密的方式占據(jù)地層中的空洞及顆粒間或巖石裂隙中空隙位置,并將松散巖 (土) 顆粒或裂隙膠結(jié)起來,以改善地基的物理力學(xué)性質(zhì),采空區(qū)內(nèi)的漿液結(jié)石體將阻止上覆巖層進一步塌陷冒落,保證公路安全[13-14]。

9 成果應(yīng)用

根據(jù)“邊普查、邊應(yīng)用、邊見效”的要求,制定災(zāi)害處置方案,建立公路自然災(zāi)害數(shù)據(jù)庫,強化風(fēng)險點(段)動態(tài)精細化管理,形成公路自然災(zāi)害風(fēng)險分類分級預(yù)警與防治體系,全面提升交通行業(yè)防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力水平,加強普查成果綜合研究,指導(dǎo)新建、改擴建公路工程規(guī)劃時盡量避開自然災(zāi)害高風(fēng)險區(qū),從源頭降低公路災(zāi)害風(fēng)險。

10 結(jié)語

通過公路承災(zāi)體普查,進一步摸清了濟南市萊蕪區(qū)風(fēng)險隱患底數(shù),查明重點路段抗災(zāi)能力,客觀認識公路承災(zāi)體自然災(zāi)害綜合風(fēng)險水平,為有效開展自然災(zāi)害防治工作提供科學(xué)依據(jù)。