高原大風地段公路施工中地質災害防治技術研究

摘要 高原大風地段經常遇到崩塌、滑坡、地面沉降、泥石流等各類地質災害問題，文章就高原大風地段公路施工中的地質災害開展防治技術研究。通過強化地質勘察，掌握施工區域地質條件和災害特點，制定針對性的防護措施；在施工過程中，盡量避免對斜坡進行大規模的人工開挖和改造，以免破壞原有的穩定性；對可能發生崩塌、滑坡等災害的區域，采取支擋、加固和排水等措施，減小災害發生的可能性，加強地質監測和預警，及時發現和應對可能出現的地質災害。對實際工程的測試表明，5個觀測點中的地面沉降量始終保持在8 mm以內；10個監測點中的位移量始終在20 mm以內，沉降量和位移量都在安全范圍內，取得了較好的地質災害防治效果。

關鍵詞 高原地區；大風地段；公路施工；地質災害；路基邊坡；防治技術

中圖分類號 P642 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）07-0060-04

0 引言

高原大風地段的交通公路建設中，由于自然環境惡劣且大風天氣頻繁，會給施工帶來極大的挑戰和困難，如何采取有效的地質災害防治措施是保障公路施工順利進行的重要課題。在施工過程中，要充分了解施工現場的地質條件，掌握地層結構情況，為制定科學合理的施工方案提供依據。通過實時監測邊坡和路面的穩定性，及時發現潛在的安全隱患，為施工人員提供準確的預警信息。為了確保施工安全、環境保護和工程質量的協調統一，需要不斷探索和創新地質災害防治技術，確保工程項目安全有序地推進[1]。在高原大風地段公路建設施工中，由于對地質條件的適應性有限，傳統技術難以全面考慮各種因素的影響，無法及時發現潛在的安全隱患，導致防治效果不佳。不僅影響了施工效率和建設質量，也給施工安全和環境保護帶來了潛在風險。為了保證高原大風地段公路建設施工效果，該文以地質災害防治技術為研究對象，并結合實際工程項目進行分析。

1 高原地區道路施工地質災害種類及防治

地質災害是大自然的自發運動以及人類活動導致的，對人們生活及工程建設活動產生重要影響，其特性包括突發性、高頻性、密集性以及持續改變性。在道路建設施工過程中，對于各類地質災害的防治技術一般涉及多個不同的學科領域，包括土木工程、巖土工程、地質災害學、環境科學等，涵蓋了道路工程的設計、施工、監測、管理等方面，尤其是在高原大風地區，地質災害的種類主要包括崩塌、滑坡、泥石流以及地震等自然災害[2]。

1.1 崩塌災害及防治技術

崩塌是指由于自然因素或人為活動導致的山體、巖石或土體的不穩定和破壞，進而引起的物質下落現象，在高原大風地段，這類地質災害現象通常較多發生在陡峭的斜坡、峭壁或裂縫發育的巖石區域。在崩塌碎落發生區，由于地質結構較為復雜，導致巖石和土壤的穩定性較差，區域內的土壤和巖石可能會因為自然侵蝕、水文變化或者重力作用而發生移動或下滑[3]。如果再遇到強降雨、地震或人為振動等外部擾動，原本不穩定的斜坡更加容易發生崩塌，導致大量土石松動甚至坍塌，會給公路建設施工造成重大安全隱患。高原地區公路邊坡不良地質崩塌如圖1所示。

高原大風地段公路建設施工中，當路基為高填土時，由于外部地質力或地下水滲漏，路基很容易發生塌方等災害。針對這些問題，通常采用以下方法：用鉆機在高填土上適當位置鉆孔進行成排鋼管樁施工，注入純水泥漿，對高層進行注入固結，增強高填土的穩定性，防止發生崩塌。對于邊坡上懸有危石，但地基條件較好及巖體較完整的情況，一般采用鋼筋混凝土柱支護進行加固，提高危險巖石的穩定性，防止倒塌。對于較陡的柱坡，如果無法采用砂漿支撐邊坡且也不能刷坡時，可采用鋼筋混凝土柱進行支撐，防止山體滑坡。對于路基以上局部邊坡塌陷，可采用內用干碎石料和表層水泥砂漿碎石進行修復的方式，提高邊坡的完整性和穩定性。對于邊坡危巖底部巖體高大，無條件支護或支撐，且兩端有基礎的情況，可在危巖下方設置梁對危巖進行支撐，提高邊坡中危險巖石的穩定性。如果巖層抗風化性能較差，為防止邊坡開挖后加速巖石脫落，可采取水泥砂漿覆蓋措施進行防護，同時設置擋土墻提供保護，增加巖層的耐候性，防止石塊剝落和掉落。在公路兩側坡度較大的山區，可采用棚屋將落石路徑與路面隔離，洞頂填有砂石混合料作為緩沖層，起到防止巖石墜落的作用，確保了道路施工安全。

1.2 滑坡災害及防治技術

邊坡的穩定性是決定山體垮塌、山體滑坡等地質災害是否發生的關鍵因素，提高邊坡穩定性至關重要，也是實現地質災害管理效果顯著提升的必要條件。針對滑坡體的不同形式，一般可以采取加強排澇、圬工保護、綜合預防和改善滑坡體表面巖土狀況等整治措施。其中，高原地區的邊坡穩定性主要受巖石構造和巖土成分影響，主要包括沖刷巖、黏土、石英、泥灰巖、風化巖、滑石等多種類型巖石[4]。由于巖土構造具有復雜性，巖石的完好狀態與其結構密切相關，而黏土填充物和破碎巖石的存在，具有極易溶解的特點，會受到氣候的影響而減少自身的風阻力。如果這些區域積水，其抗剪能力就會下降，導致巖體中出現空洞，進而導致滑坡問題的發生。高原區域山體滑坡形成要素如圖2所示。

在高原大風地段公路建設施工中，滑坡治理主要是排水支擋，設置明溝等阻斷地下水補給，通過在地表設樁錨固等方式，提高滑坡的穩定性。要采取必要的地表排水措施，防止水從邊坡流入滑坡區，通過設置集水溝的形式收集從坡頂流向斜坡的水，通常在距離可能發生滑坡的邊界5 m處設置一條環形集水溝。對于泉水裸露的滑坡，要建設滲溝與明溝相結合的引水渠，在地表水滲漏的地區也可以修建隔離墻阻斷水的沖刷。同時，需要設立滯水盲溝，溝底應在滑面下方埋設防水層，還需要設置反濾層并修建砂漿隔水墻。針對地下水埋藏較深，地質條件惡劣易發生滑坡的區域，可以通過布置溝槽和防滑樁的形式，將部分樁置于滑坡端部較薄的前部穩定層中，利用錨固作用和抗滑段的抗滑力，既可以抵抗山體滑坡，也減少了防滑樁的應力作用[5]。如果抗滑坡樁不足以抵抗滑坡力，則需要多設幾排，有效地抵抗滑坡。在地表設樁，將預應力鋼筋固定在滑坡面以下的巖層中，通過錨固提高滑坡的穩定性，通過注入漿液到樁體中，調節滑坡帶土體的性質，增加樁體強度，提升抗滑力，還可以采用生物保護法，例如種植適宜的花草使得土壤固結，提升護坡效果。

1.3 泥石流災害及防治技術

在高原大風地段公路施工中對泥石流災害開展防治措施，利用鉆機在高填土上適當位置鉆孔進行成排鋼管樁施工，注入純水泥漿以對坡體高層進行固結。洞頂填有砂石混合料作為緩沖層，并能引導泥石流沿預定路徑快速穿越道路，既可以保護道路設備免受滑坡損壞，也保障了道路交通的安全。為了使泥石流能夠順利流過排水導流結構，防止其堵塞排水導流道并直接沖向坡腳，當泥石流通過排水導槽時，要提前控制位置勢能的變化與泥石流運動過程中能量損失和動能增益之和的關系[6]，計算表達式為：

式中，g——重力加速度；v0——泥石流運動速度；q——泥石流的能量損失；ΔH——位置變化量。根據泥石流的災害特點，采取泥石流導流、排水腳手架相結合的防治措施。因霜凍風化和冰磧堆積而形成的松散礫石邊坡泥石流，泥石流的源區、環流區和溝通區均在同一邊坡上。由于其堆積松散且邊坡穩定性差，當環境條件發生變化時，松散的碎石很容易滑落并流至坡基，進而堵塞道路[7]。因此，對于此類泥石流的治理，應通過在泥石流主通道道路上搭設帶梁的腳手架，引導泥石流順利通過道路的方式進行防治，泥石流棚架防治措施如圖3所示。

1.4 地震災害及防治技術

在高原大風地區，一般都會呈現出自然環境惡劣、地震多發且地勢陡峭等方面特點。在道路建設施工過程中，針對道路路基邊坡的防護技術得到了廣泛關注。其中，應用較多的是多種新型的邊坡防護技術，例如土壤—結構相互作用的數值模擬技術、錨索網技術、錨索錨桿技術、錨索錨塞技術、防護網技術、動力錨桿技術以及高分子土工合成材料和深層加固技術等，這些技術在高原地區的道路路基高陡邊坡和復雜地質條件下得到了廣泛應用[8]，對提高道路路基邊坡的穩定性、強化路基邊坡抗滑性能以及提高抗震性能都具有顯著效果。

2 實例論證分析

2.1 工程概況

以新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州高原大風地段的某段公路建設工程為例，在建公路全長90 km，其中有30 km處于高原大風地段，該地段海拔高，大風天氣極為常見，最高風速可達到30 m/s。由于受到強風的影響，該地段的土壤和巖石易受風蝕，導致嚴重的邊坡不穩問題，進而引發滑坡、塌方等地質災害。在高原大風地段公路建設施工中，對公路建設施工過程中地面沉降情況進行測試。在選定的測試區域內，根據地質結構和潛在沉降區域對布置的5個沉降觀測點進行位置標記和編號。以1個月為期限，通過GPS定位系統等設備對觀測點的數據進行采集，建立土力學模型，通過Matlab軟件模擬實際施工情況來對黏性土層的最終沉降量進行計算監測。

2.2 結果與分析

在監測過程中，根據設置的5個觀測點來觀測裂縫兩側土體的相對位移變化，運用應力測量設備進行沉降量監測，得到具體的沉降量變化過程如圖4所示。

由圖4可知，經過30 d的時間，5個觀測點中的地面沉降量始終保持在8 mm以內，沉降量結果符合預期。監測結果顯示，在靠近山體的一側公路，由于受到風量的影響，沉降量在第1 d的起初值均在7 mm左右，而由于高原大風地段公路區域的土壤易被侵蝕，從而導致地面沉降量較大。經過防治后在第30 d，其地面沉降量最大值為3 mm左右，最小值僅為0.2 mm左右，說明對于已出現的沉降區域，采取本文防治技術可以針對地面沉降進行監測并根據具體沉降量進行有效治理。

為了驗證該文防治技術的實際應用性，在高原大風地段公路建設施工中選擇一段200 m×15 m的公路邊坡作為滑坡監測的測試對象。為了保證測試的準確性，在邊坡上布置了10個位移監測點，在位移監測點上布置傾斜感應器和應力監測儀，開展全程監測。監測發現，當位移量增大到20 mm以上時，公路邊坡存在明顯的滑坡跡象，得到具體位移變化情況如表1所示。

由表1可知，在施工初期內，公路邊坡的位移量較小。但是隨著建設施工的進行，由于受到高原大風和連續降雨的影響，其他區域的公路邊坡位移量呈現逐漸增大的趨勢；而處于10個監測點中的邊坡位移量始終保持在20 mm以內，整體位移量保持在安全范圍內，沒有出現滑坡等跡象，說明通過該文地質災害防治技術能夠更加及時準確地對邊坡滑坡等地質災害進行監測預警，避免大面積崩塌、滑坡等地質災害的發生。

3 結束語

該文通過對地質災害防治技術的改進和創新，以高原大風地段的公路建設實際工程為例展開研究，對高原大風地段公路地質災害進行實地調查，提出了相應的防治技術和措施，實現了公路建設的安全施工。但該設計還存在不足之處，如工期的不合理分配問題，地下水分布問題，設置擋風墻問題等。通過實時監測邊坡和路面的穩定性，及時發現潛在的安全隱患，采取有效的應對措施，提高了對地質災害的應對能力，最大限度地減少災害造成的影響，為高原大風地段的公路建設施工提供更加可靠的保障。

參考文獻

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