東南沿海丘陵區公路邊坡災害成因及防治對策

王愛軍

(福建省福州市連江公路事業發展中心，連江 350500)

1 前言

福建省地形素有 “八山一水一分田” 的特點， 約有85%的土地面積為低山丘陵。 長期以來，地形限制影響著福建省內外的交流便利性。為改善福建省的交通狀況，國家與省政府投入大量經費建設各級公路，至“十二五”末，全省基本實現了高速公路“三縱八橫”、國道“二縱二橫”、省道“八縱九橫”和農村路網建設任務，促進了全省經濟社會的大力發展[1]。然而，受全球氣候變化的影響，區域性和局地性強降雨過程頻度增加、強度加劇，并在起伏的地形特征疊加作用下，使福建省公路邊坡災害(如滑坡、泥石流、崩塌等)發生幾率大大提高[2]。2005 年10 月4 日，受臺風“龍王”帶來強降雨影響，福州武警指揮學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、閩中等地出現長時間的暴雨，導致三明、南平等市大范圍內發生山體垮塌、洪水、滑坡、泥石流等地質災害，阻斷交通干道，嚴重限制災區交通運輸安全，造成77 個縣級行政區范圍內的922 個鄉鎮、總計404.86萬人受災，直接經濟損失達144.6 億元[3]。 本文擬在總結歸納公路邊坡災害類型、成因的基礎上，著重對各類型災害的防治對策與綜合治理方法進行一步探討， 為公路邊坡防護和處理等工作的優化提供理論依據。

2 東南沿海丘陵區公路邊坡災害類型

2.1 落石

邊坡落石是影響公路正常運行的常見災害之一，由于前期公路建設時對巖體挖掘形成大面積的裸露坡面，坡面上部巖層出現墜空面或陡崖，具有較大的勢能，在物理風化與水力侵蝕的作用下， 巖石附著力小于其本身重力， 導致高處的巖石向下墜落從而影響公路路面的災害現象。此類災害隱蔽性強，破壞力較小但極易使公路上駕駛人員受驚失控，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、震動等作用，其淺層巖土整體坍塌、崩解，移動至中下部相應坡度較緩的位置[4]。 按公路邊坡巖土體的移動距離、水分含量及重力作用大小劃分，可細分為坍溜、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，且移動距離較短，具有半流體態特征，規模較小，危害程度較崩塌低。狹義的崩塌則是在重力為主要誘導因子，在風力、地震活動等作用下，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， 運動時還會與坡面磕碰并崩解體間相互碰撞的過程[5]。其發生隱蔽性強，預測預警過程短，破壞力和破壞范圍極大，往往會影響公路正常運行的車輛，造成重大事故。

2.3 坡面泥石流

此類災害主要發生在公路的土質邊坡上， 常由短期強降雨造成，尤其在東南丘陵區花崗巖強風化砂土層，此類災害較為常見， 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，因強風化砂土層顆粒粗、粘粒含量少，抗沖能力弱，在強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飽和、膨脹并軟化， 滑動過程中， 陡坡區的地表徑流大量匯集來不及下滲，坡體水力梯度達到臨界水力梯度，促使土體液化并轉化為坡面泥石流。

2.4 滑坡

由于在公路施工過程中， 對邊坡開挖會形成路塹邊坡，造成巖土體的抗剪強度下降，原有的穩定坡體的穩定性也隨之下降。 高陡邊坡(大于30°)的部分巖土體在強降雨作用下，巖土體膨脹變形失穩，沿土壤與巖土體交界面(或稱軟弱面、軟弱帶)整體向下滑動，形成厚度1～2 m 的淺層滑坡。 此外，降雨會導致公路邊坡上的古滑坡體復活，使已有滑坡體再次發生大規模滑動，這也是影響公路邊坡的重要災害之一。一般而言，滑坡災害規模較大、治理工程投資也相應較大，屬于邊坡災害防治中的難點問題。

3 東南沿海丘陵區公路邊坡災害成因

3.1 自然因素

(1)物質基礎

東南沿海丘陵區地質環境十分脆弱， 以變質巖和少部分沉積巖為主，在構造運動和環境因素的共同作用下，地表主要出露強風化的花崗巖， 表層土壤為花崗巖風化形成的紅粘土，在公路建設的坡麓地區，發育大量的坡積裙。 這些巖土體具有吸水性好、排水性差、抗沖性差等特點，力學強度低，同時存在風化差異面或堆積面等相對軟弱面[6]，在長期降雨的作用下，土體含水量飽和后發生膨脹，孔隙水壓力加大后土體軟化，滑動面摩擦力降低，進而發生滑坡。

(2)動力條件

公路邊坡災害主要發生在坡度大于25°的山坡，其坡度越大，巖土體的勢能轉化潛力就越大，綜合型災害發生的風險性就相對提升。 東南沿海丘陵區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害的形成提供了動力條件[7]。

(3)觸發因子

強降雨是公路邊坡災害的主要觸發因子， 而東南沿海地區降雨具有持續時間長、范圍廣、降水強度大、強降水區域集中的特點，尤其是在每年的臺風季節，隨之而來的暴雨過程極易誘發沿海公路的邊坡災害。此外，由于沿海海風大，風中夾雜著高鹽分顆粒，促進公路邊坡裸露面的風化過程及化學分解過程，從而造成巖性松軟，進一步提高了公路邊坡災害發生的可能性。

(4)坡面植被抑災功能低

福建省森林覆蓋率雖高居全國第一， 但以毛竹、杉木、馬尾松等人工林為主，闊葉樹種、灌木所占比例較少。毛竹、杉木根系淺，主根不發達，馬尾松受松材線蟲病影響，生態功能急劇降低，因此主要人工林樹種對坡面水分及坡體的保水、錨固、抗滑能力有限。 在持續強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面，造成坡體失穩，加上毛竹、杉木、馬尾松自重及風力影響，表層土壤沿接觸面發生溜滑，出現瀉溜型的淺層滑坡。

3.2 人為因素

(1)當防護工程缺失或防護標準偏低時，公路建設形成的切坡、高邊坡和高臨空坡體，在極端降雨條件下是邊坡災害的集中發生區。 道路建設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，而道路缺乏排水設施，強降雨往往造成路面嚴重沖刷、產生裂隙，徑流沿道路裂隙下滲，進而引發道路下部山體發生滑坡。

(2)公路邊坡養護技術水平缺失

在當前公路養護工作中，著重于路面保養、綠化種植等方面，缺乏對邊坡的防護工作，或者職能劃分時未明確邊坡工程的養護方，容易造成路面養護水平高、邊坡工程卻出現損害的現象。此外，公路邊坡養護技術規范主要針對的是高等級公路，缺乏中低等級公路養護的規程，難以達到養護工作均有據可依的程度。 因此，在加強公路邊坡日常養護工作的同時，應盡早出臺普通公路邊坡養護的技術規范，達到公路養護工作綜合化、整體化的最終目的。

4 防治對策

4.1 加強公路邊坡災害的宣傳工作

針對公路使用者對邊坡災害危害認識不足，防災、減災意識淡薄的現狀， 建議加大公路邊坡災害的科技知識普及，提高群眾本身的防災、減災意識與水平；同時逐步建立群策群防體系，實現公路全路段全民防災、減災，同時制定災害的預測、預警、預防方案，最大限度地規避和防治邊坡災害。

4.2 優化公路邊坡災害的治理措施

采用以防為主、多種治理措施并用的策略，對公路路段內所有潛在邊坡災害點登記在冊，定時監控，強降雨時期隨時監測，預防邊坡災害的發生。從時間和立體結構出發， 通過生態工程防護措施配套巖土工程防護措施的方法，邊坡治理初期主要運用巖土工程措施的攔擋效果，后期巖土工程功效減弱時發揮生態防護技術的根系錨固和攔水截沙作用和景觀美化功能。

4.3 積極采用先進的治理方法

關注國內外的研究動態， 掌握公路邊坡防護中已有的新技術、新方法，根據東南沿海丘陵區的地貌特征、環境狀況、地質條件，積極引進適合于本區公路邊坡防護的新技術，或在區域內公路邊坡上開展自主研究，歸納總結出適合本區的新技術，提高防護技術水平和使用年限，編撰有據可依的技術手冊， 為公路邊坡災害防治發揮有效的促進作用。

5 養護工程實例

5.1 工程背景

2017 年10 月， 福州市連江公路事業發展中心接養省道308 線黃岐至潘渡段公路， 其中黃岐至筱埕段就屬于典型的東南沿海丘陵區公路。 該路段邊坡受海洋氣候影響較大， 現場邊坡綠化防護成活率不高， 造成坡面裸露，風化嚴重，且有局部發生溜方掉塊現象，對過往的行人和車輛造成嚴重威脅。

5.2 治理方案

考慮大面積削坡帶來的經濟負擔， 在結合地質調查資料后，福州市連江公路事業發展中心采用SNS 柔性防護網防護現場裸露坡面、 避免松散破碎的石質邊坡向路面掉落石塊[8]。

5.3 施工方案及注意要點

(1)坡面預處理

依據《公路養護安全作業規程》(JTG H30-2015)規定的與坡腳及高空作業相關的安全措施， 特別是坡腳處交通疏導和隔離，應設置簡易管架并安裝擋板，消除落石隱患。應在坡面的上部和中部設置安全繩錨桿，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套的長度(一般孔深應比錨桿長度長5 cm 以上)， 以保證錨桿整體埋入邊坡內，一般口徑為20 cm，深20 cm。 為了方便灌漿和保證灌漿的飽滿，錨桿孔向下傾斜與水平方向的夾角應不小于15°，并盡可能使錨桿和坡面垂直， 充分發揮其垂直錨固力的效應。鉆鑿錨桿孔時以5 m 深度鉆孔并清孔，且孔徑應≥5.5 cm。

(3)注漿

注漿液標號為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 號水泥(42.5 普通硅酸鹽型)、粒徑≤3 mm 的中細砂進行加水混合，注漿后養護至少3 d 才能進行下一步操作。

(4)安裝縱橫張拉繩及格柵網

安裝縱橫向張拉繩時錨桿的抗拔力≥80 kN，張拉繩拉緊后若其長度＜30 m 時兩端用3 個繩卡與錨桿外露環套固定連接、長度＞30 m 時則用4 個繩卡，錨桿外露凹坑則用C20 混凝土灌澆填平，加大錨桿錨固力。鋪設格柵網時，格柵網重疊處≥10 cm 防止滾石從重疊處漏出，并用扎絲將格柵網綁結固定在張拉繩網上。

(5)安裝縫合繩

鋪設張拉繩網并用長31 m 的φ8 鋼繩作為縫合繩，將每張張拉繩網與四周支撐繩進行縫合。 縫合網形成后進行預張拉， 隨后用兩個繩卡將縫合繩兩端與網繩進行聯結。

6 小結

東南沿海丘陵區公路邊坡受環境因素、 地質條件等影響，災害數量多、類型復雜，邊坡災害防治工作不容忽視。針對邊坡災害的防治工作，本文提出了加強公路邊坡災害的宣傳工作、優化公路邊坡災害的治理措施、積極采用先進的治理方法等對策，并結合公路養護實例，旨在維護公路邊坡的穩定性和公路的正常運營， 促進公路邊坡治理水平的進一步提升。