公路坡面泥石流病害工程治理實例研究

錢軍吏

云南地質工程勘察設計研究院，云南昆明 650041

1 坡面泥石流的形成原因以及特征

通過對坡面泥石流的形成原因以及類型進一步了解，目的在于能夠更加全面深入的了解坡面泥石流，有利于更好地治理公路坡面泥石流。

1.1 坡面泥石流的形成原因

坡面泥石流的形成原因十分復雜，主要可以從地質構造條件、物質條件、地形地貌條件、天氣條件這幾個方面討論。坡面泥石流的形成原因是由于這幾個方面相互作用形成的，也正是這幾個條件使坡面泥石流的發生更具有普遍性與破壞性[1]。通常坡面泥石流形成的地質構造較為復雜，新構造運動強烈，由此造成了地表巖層的破裂、滑坡、巖崩等地質現象，為泥石流的發生提供了有力的條件。泥石流的形成通常是由于巖土層的破碎，風化強烈，給泥石流的發生提供了固體物質的基礎。坡面泥石流的形成同樣也離不開地區的地形地貌，山體落差較大，為泥石流提供了一定的動能。其中區域暴雨是導致坡面泥石流的主要原因，大暴雨會導致山體滑坡，使坡面的固體物質減少，泥石流無法得到相應的控制。同時，過于頻繁的人為活動也會加大坡面的水土流失，為泥石流創造條件。

1.2 坡面泥石流的特征

坡面泥石流的特征主要體現在岸坡坡度傾斜角度大，與現代河床的有一定的高度差。并且在山體的上部基巖風化物和堆積物不斷地補充到巖堆體中，一旦發生大面積的降雨、降雪或者冰塊融化，會引起水土融合，進而引起土體滑動，形成坡面泥石流。坡面泥石流大多發生在自然山坡上，其形態呈現條狀或者片狀，無明顯的溝槽，即使有溝槽，但大多發育不完善，無明顯的流通段。

2 坡面泥石流的類型

根據固體物質的補給方式，坡面泥石流主要分為溜坍型坡面泥石流、沖蝕型坡面泥石流、滑坡型坡面泥石流。

2.1 溜坍型坡面泥石流

溜坍型坡面泥石流是在連續的暴雨過后，由山坡或者是淺層溜坍造成的泥石流現象，當此類泥石流爆發后，一次固體物質沖刷量大概在1000m3以下，并且沖刷的物質內含有大量的植物殘體[2]。此種類型的坡面泥石流大多發生在被砍伐掉樹木以及雜草、灌木覆蓋的陡坡上。此類泥石流形成的原因可能是由于過于頻繁的人為活動，造成坡面土壤的固體物質大量減少，無法承受暴雨的沖刷。

2.2 沖蝕型坡面泥石流

沖蝕型坡面泥石流是暴雨沖刷斜坡上的松散土壤造成的泥石流現象。此類泥石流大多發生在山坡坡面分布有較厚的土層以及破碎的風化巖石。在大暴雨發生時，地表被沖刷成陡坡松散土體，造成泥石流的發生。由于沖蝕型坡面泥石流溝大多為槽型淺溝，在進行勘測工作時，極易被認為是清水溝，進而導致在建設完公路之后，泥石流爆發，淤堵小橋涵，引起更大的危害。

2.3 滑坡型坡面泥石流

滑坡型坡面泥石流是一種在暴雨作用下，由崩塌、淺層滑坡直接造成的坡面泥石流現象。此類泥石流，一次沖刷的固體物質在1000m3以上，具有很強的破壞力。在大暴雨期間，滑坡轉化為坡面泥石流主要有兩種狀況，一種是斜坡滑動巖土體水量增多，導致巖土體組織結構造成了破壞。另有一種是巖土體風化、斜坡松散和大量流水混合，形成了泥石流。此類泥石流大多出現在大型和地段性中型的斷裂破碎帶地段以及巖土破碎的地段。

3 公路坡面泥石流病害工程治理方案

通過對坡面泥石流的形成原因、類型、特征有一定的研究，以天山公路為例，總結出相應的公路坡面泥石流病害工程治理方案，以保障公路的運行安全。

3.1 抗凍融技術方案

由于天山地區處于我國的西北部，較為干旱，溫差懸殊，氣溫早晚變化程度大，環境較為惡劣，并且冬季持續時間長達3～6個月之久。由于漫長的冬季，給公路工程的建設帶來了很多的問題。例如，混凝土結構在此種天氣條件下受到強烈凍融作用而壽命減少。混凝土受到凍融作用后，會出現表面剝落、強度下降、內部開裂等現象[3]。因此，需要提高公路的抗凍融性能，以防范泥石流的發生。抗凍融性能與其自身的緊密性、抗裂性有十分密切的關系，目前采用摻入纖維的方法，提高混凝土的抗裂性以及緊密性，使混凝土的抗凍融性能大大提高。摻入煤粉等活性材料也可以達到這個效果，還可以節約水泥，減少混凝土的裂縫，提高混凝土的密實度，從而提高混凝土的抗凍融性能。但是在實際情況中，要根據實際情況采用不同的方案。由于天山公路的工程量大所需原材料數目較大，因此，在進行公路工程的建設之前，需要根據天山公路的特點，研究出多套方案，必須從經濟利益的角度，選取一種合適的外加劑配合比的方案。如果遇到特殊路段，需要采用強度較大的混凝土。

3.2 速流結構設計方案

速流結構指的是能夠快速運輸、排泄泥石流的一種工程結構，主要由八字形的匯流槽以及上凹弧形的縱橫截面的速流槽組成。匯流槽側墻的高度、長度、厚度以及與泥石流形成的夾角需要根據實際情況的泥石流形態以及泥石流的沖擊力大小決定[4]。速流槽最好使用順直的形狀，便于泥石流快速的進行排出。此外，速流槽的寬度、匯流槽側墻的高度以及厚度、下凹弧度的大小等則需要根據泥石流的流量、流速等決定。泥石流速流槽的支柱主要分為混凝土柱和灌注樁這兩種，在實際的速流結構中，常常使用灌注樁和速流槽一起澆筑的形式，使速流結構更加堅固。但是，速流結構的設計并不適用于所有的泥石流治理方案，其具有一定的使用條件。第一，泥石流沉積區比較寬廣、沖擊力度比較大的溝谷型泥石流；第二，公路從泥石流的沉積區橫向穿越；第三，泥石流溝的沉積區縱向比不小于12%；第四，泥石流溝前的主河谷具有較強的排泄能力，能夠及時對泥石流進行處理。此外，泥石流對于速流結構容易產生較大的腐蝕作用，在進行設計速流結構時，同時也需要設計相應的抗磨蝕結構以及抗凍融結構，以提高速流結構的使用壽命，更好地進行泥石流治理工作。

3.3 泥石流隧道技術方案

泥石流隧道是指采用隧道的方式，使公路從泥石流堆積體內進行橫向穿越的工程治理結構。當泥石流隧道建成以后，泥石流從隧道的頂部進行宣泄，以確保公路交通不受影響，還能夠有序進行工作，此類方案對于公路穿越大型的泥石流沉淀區十分有效[5]。在進行泥石流隧道設計中需要注意：其一，泥石流隧道的洞口位置，應該設置在泥石流體在洞口段的側向流動；其二，洞身位置，應該設置在泥石流隧道外側的江河岸坡的再造帶內側；其三，泥石流隧道結構，應該增強隧道結構的整體強度，提高頂部的耐磨性，加強排水能力。在泥石流隧道的內側應該設置相應的泄水孔，或者是設置與隧道平行的泄水洞；其四，泥石流隧道建造材料應使用鋼筋混凝土，可以采用混凝土現澆，承受壓力較大的部分可以采用鋼筋混凝土，以確保結構的穩定性。

3.4 攔渣壩技術方案

攔渣壩技術是治理泥石流的主要工程措施之一，一般在泥石流的形成區以及流通區溝谷內進行建造。攔渣壩選址原則包括：其一，根據泥石流的治理目的以及要求選擇相應的壩址，便于實現總目標。其二，攔渣壩的地址選擇在壩肩足夠高、上游溝段平緩的地方，便于修筑的工程量，降低工程的造價，增加經濟效益。其三，攔渣壩的選址最好選擇在支溝和彎道的下游，避開集水槽以及沖溝，避開在老的、容易崩塌的滑坡體上建立攔渣壩。其四，攔渣壩的選址還應該符合公路、鐵路、水利以及城建等部門的相關規定，避開不宜建立壩的地質構造地區。

4 結語

綜上所述，坡面泥石流是由地質構造特殊、巖土層破碎、山坡落差高度大、人為活動復雜等多方面的原因，相互影響造成坡面泥石流的爆發。坡面泥石流具有十分強的破壞力，不僅會影響公路的使用，嚴重時可能會影響到人們的生命安全。因此，需要得到人們的重視，對其進行相應的預防以及治理工作。通過對天山公路的實例研究，總結出一套行之有效的公路坡面泥石流病害工程治理方案，保證公路的運行安全。

[1] 黃勇, 胡盛, 衛曉.天山公路坡面泥石流病害工程治理實例研究[J].公路, 2012（5） ：95-98.

[2] 陳洪凱, 劉濤, 唐紅梅,等.新疆天山公路北段泥石流病害形成機制與治理[C]// 中國地質學會2007年生態環境脆弱區工程地質學術論壇,2014：471-476.

[3] 石晉旭.新疆天山公路泥石流病害機理與防治[D]重慶： 重慶交通大學, 2017.

[4] 姚一江.坡面泥石流的類型、分布規律及防治[J].中國水土保持, 2011（9） ：24-25.

[5] 姚一江.對山坡坡面泥石流的分析及控制[J].公路, 2011（4） ：13-17.