中巴公路奧依塔克-布倫口水庫(kù)段公路地質(zhì)災(zāi)害防治研究

0 引言

G314線中巴公路是中國(guó)連接巴基斯坦的陸上交通要道，起點(diǎn)為喀什市，終點(diǎn)為紅其拉甫國(guó)門，同時(shí)也是喀什連接塔什庫(kù)爾干塔吉克自治縣的重要國(guó)道，經(jīng)濟(jì)交通作用和國(guó)防戰(zhàn)略意義非凡[1-2]。

G314線中巴公路奧依塔克至布倫口水庫(kù)段（以下簡(jiǎn)稱為：奧布段）由于位于蓋孜河谷，地形險(xiǎn)要、河谷狹窄、河道彎曲綿延。河谷兩側(cè)分布著公格爾山、昆蓋山和慕士塔格峰，沿線泥石流、水害、山坡滾石崩塌碎落、雪害等地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，使得奧布段成為G314線中巴公路地質(zhì)災(zāi)害特征最為顯著、破壞最嚴(yán)重、災(zāi)害發(fā)生中斷時(shí)間最長(zhǎng)的路段，是G314線中巴公路亟需優(yōu)化的道路災(zāi)害防治段落[3-5]。

1公路地質(zhì)災(zāi)害類型、成因和特征

經(jīng)過對(duì)路段的現(xiàn)場(chǎng)踏勘和實(shí)地統(tǒng)計(jì)，沿線公路地質(zhì)災(zāi)害主要包括泥石流、水害、崩塌碎落、雪害和洪水等。路段公路地質(zhì)災(zāi)害如圖1所示。

1.1 泥石流

泥石流災(zāi)害是當(dāng)前最為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害之一。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，奧布段河谷泥石流物源（冰磧物）豐富，河谷山坡地形坡度大，氣象日照時(shí)間長(zhǎng)，短歷時(shí)強(qiáng)降雨量大，具備了泥石流發(fā)育的各類條件。

2015年，奧布段因強(qiáng)降雨致使山谷冰磧物形成泥石流，造成道路中斷，引發(fā)公路掩埋、橋涵淤積堵塞病害[]。G314線中巴公路沿線共發(fā)育泥石流溝谷53條，其中大中型泥石流22條，小型泥石流31條。根據(jù)泥石流的溝谷剖面形態(tài)和匯水類型，又可分為溝谷型泥石流27條和坡面型泥石流26條。奧布段泥石流災(zāi)害破壞特征表現(xiàn)為公路結(jié)構(gòu)物受到巨石沖擊破壞、涵洞洞口預(yù)埋堵塞、過水路面完全掩埋在泥石流下方。

1.2 水害

水害又名公路水毀，是河谷型公路常見的病害之一。沿河一側(cè)公路路基常受到河道內(nèi)漸變河床的沖刷和擠壓，逐漸破壞公路防護(hù)結(jié)構(gòu)和路基，引發(fā)公路水害，造成公路路基垮塌、失穩(wěn)，導(dǎo)致交通中斷。奧布段河谷中蓋孜河發(fā)育，蓋孜河水流量為 3～8m³/s ，河道水流量大、流速高，河床寬度為 100～300m ，長(zhǎng)流水河道寬度30～80m ，局部河段水流沖刷破壞性強(qiáng)。

2015年，奧布段群發(fā)性水毀，涉及到公路沿線多處工點(diǎn)，水毀病害規(guī)模大、破壞嚴(yán)重[7]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)奧布段水害多處發(fā)育，其中較為典型的共計(jì)18處，沿線水害較為嚴(yán)重的為導(dǎo)流壩沖刷病害、磯頭壩基礎(chǔ)掏蝕病害。破壞特征表現(xiàn)為邊坡沖刷掏蝕失穩(wěn)、導(dǎo)流壩結(jié)構(gòu)破壞垮塌、磯頭壩前基礎(chǔ)埋深土體掏蝕嚴(yán)重。

1.3 崩塌碎落

崩塌碎落病害是指公路傍山側(cè)山體表層的石塊、碎石，在地質(zhì)作用或風(fēng)化作用下脫落，并墜落至地面的現(xiàn)象。與公路直接相關(guān)的崩塌碎落病害為公路滾石、落石和石塊碎落，這些對(duì)沿線車輛及運(yùn)輸人員的安全和公路暢通造成損害。

奧布段崩塌碎落病害較為嚴(yán)重的路段為老路側(cè)無防護(hù)區(qū)域，該區(qū)域山體表層風(fēng)化較為嚴(yán)重、山體裸露，安全隱患大，老路段落碎落現(xiàn)象嚴(yán)重。

1.4雪害

雪害是冬季道路阻塞的重要原因之一，受到公路路段強(qiáng)降雪影響，路面積雪無法在短時(shí)間內(nèi)得到清理，長(zhǎng)時(shí)間堆積會(huì)掩埋堵塞道路，導(dǎo)致交通中斷。

破壞特征表現(xiàn)為布倫口水庫(kù)附近山口段，風(fēng)吹雪和強(qiáng)降雪災(zāi)害嚴(yán)重，路面長(zhǎng)時(shí)積雪帶來的局部交通阻滯問題較為嚴(yán)重。

1.5洪水災(zāi)害

受到極端強(qiáng)光照天氣雪融水以及短歷時(shí)強(qiáng)降水的共同影響，河道水流短時(shí)間激增，形成河谷洪水災(zāi)害。這種洪水災(zāi)害持續(xù)時(shí)間較短，但破壞性強(qiáng)。破壞特征表現(xiàn)為洪水在短時(shí)間內(nèi)淹沒矮路基，路基裸露邊坡經(jīng)泡水后失穩(wěn)。

2各類地質(zhì)災(zāi)害成因關(guān)系

受到區(qū)域地質(zhì)作用影響，奧布段早年間雪害、泥（水）石流、崩塌碎落、洪水、水害等地質(zhì)災(zāi)害接連發(fā)生，對(duì)公路沿線造成巨大破壞。研究發(fā)現(xiàn)，多種地質(zhì)災(zāi)害不僅存在相伴而生的先后關(guān)系，同時(shí)存在一定的關(guān)聯(lián)性。

G314線中巴公路地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生呈現(xiàn)出一個(gè)近似的相關(guān)性，即雪害→泥（水）石流→崩塌碎落/洪水→水害，表面上看具有一定的偶然性，研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)在含有一定的物源補(bǔ)給關(guān)系。地質(zhì)災(zāi)害補(bǔ)給關(guān)系圖如圖2所示。具體的物源補(bǔ)給關(guān)系分析如下：

在氣溫驟降條件下，引起區(qū)域強(qiáng)降雪，掩埋公路交通，同時(shí)也對(duì)山間河谷提供了豐富的降雪補(bǔ)給。隨后光照增強(qiáng)和氣溫回升，山體積雪和冰川大量融化，直接為泥石流提供水源條件。在陡峭地形條件下的山谷，加上常年地質(zhì)作用提供的豐富冰磧物物源補(bǔ)給和水源條件，逐漸發(fā)育形成泥（水）石流災(zāi)害。

在泥石流災(zāi)害沖擊山體和常年的地質(zhì)作用、風(fēng)化作用之下，山體表層石塊破裂、脫落，逐漸形成傍山沿河公路崩塌碎落病害。同時(shí)，泥石流災(zāi)害發(fā)生期間多伴隨極端天氣，短時(shí)間內(nèi)大量水流匯聚至河流上游水庫(kù)。當(dāng)水庫(kù)水位抵達(dá)危險(xiǎn)線后開始泄洪，部分洪水直接涌上公路，在公路排水構(gòu)造物無法及時(shí)將水排出的情況下，形成洪水災(zāi)害。洪水災(zāi)害發(fā)生期間，河道水位激增，水流動(dòng)能和勢(shì)能增加，對(duì)沿線河道沖刷力度增大，對(duì)公路防護(hù)較為薄弱的路基形成水毀沖刷破壞，造成公路水害。

綜上所述，各類地質(zhì)災(zāi)害存在著物源補(bǔ)給和結(jié)果延續(xù)性的聯(lián)系，在相互作用和相互促進(jìn)下易形成連帶作用，形成群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害群，從而對(duì)沿線公路造成巨大損害。

3公路地質(zhì)災(zāi)害防治方案

從G314線中巴公路奧布段實(shí)際地質(zhì)災(zāi)害破壞特征情況和發(fā)生順序來看，想要對(duì)本區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行防微杜漸和規(guī)避性預(yù)防，需從聯(lián)動(dòng)期間發(fā)展較早的地質(zhì)災(zāi)害入手進(jìn)行防治，從而避免衍生出后續(xù)較為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。

3.1地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生根源

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，奧布段地質(zhì)災(zāi)害源頭均指向氣象、水文、地形、地貌和地質(zhì)條件，以上條件均為奧布段蓋孜河谷固有的源條件，已成為蓋孜河谷的顯著特點(diǎn)，不能易人為做出干涉。受到奧布段固有源條件影響，本段地質(zhì)災(zāi)害有了充足的發(fā)育條件和物源儲(chǔ)備，多項(xiàng)趨勢(shì)造成雪害、泥石流、洪水災(zāi)害發(fā)生，進(jìn)一步會(huì)誘發(fā)崩塌碎落和水害的發(fā)生。

通過進(jìn)一步篩選可知，奧布段固有源條件呈現(xiàn)常態(tài)化特征，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生根源主要為早期發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，即雪害、泥石流和洪水。其中，雪害由極端天氣單一條件趨使，具有偶然性，本次地質(zhì)災(zāi)害分析不再考慮具體的雪害防治與其他地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系。而泥石流災(zāi)害和洪水災(zāi)害作為其他地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素之一或物源補(bǔ)給條件，對(duì)其防治成為本研究的重點(diǎn)。

3.2具體防治方案

3.2.1災(zāi)害防治常見措施

泥石流災(zāi)害和洪水災(zāi)害有著共同的物源補(bǔ)給一水流，受到極端天氣影響，蓋孜河谷易形成短歷時(shí)強(qiáng)降雨，山間長(zhǎng)流水補(bǔ)給后水量增加，沿著泥石流溝道或河道流下，最終匯入蓋孜河。泥石流溝道水流在向下流動(dòng)過程中，會(huì)攜帶大量冰磧物及泥漿、木材等，破壞性大。

針對(duì)泥石流，通常采用減緩和繞避方案進(jìn)行防治。洪水災(zāi)害主要由坡面降水直接補(bǔ)給，暴雨型洪水往往短時(shí)間內(nèi)造成水位激增，水庫(kù)泄洪形成洪水災(zāi)害，其沖刷力度大、破壞性強(qiáng)。對(duì)于河岸公路水流頂沖位置，通常采用擋土墻搭配導(dǎo)流壩和壩間格賓石籠的方案進(jìn)行防護(hù)。

3.2.2谷坊群 + 大橋跨越泥石流溝道方案

本方案作為泥石流防護(hù)中防護(hù)效果較好的方案之一，可從泥石流溝道中下游位置開始，通過多級(jí)谷坊有效減緩泥石流的動(dòng)能和沖擊破壞性。在泥石流下游采用橋梁跨越，可有效避免泥石流淤埋上路以及后續(xù)繁瑣的清理工作事項(xiàng)。同時(shí)，本方案的實(shí)施，對(duì)于泥石流可能誘發(fā)的崩塌碎落和壓縮河道沖刷，也有著較好的規(guī)避作用。泥石流谷坊群 + 大橋跨越方案效果如圖3所示。

方案一：谷坊群 + 大橋跨越 + 導(dǎo)流壩防護(hù)體系。泥石流谷坊群 + 大橋跨越方案，可有效減緩局部壓縮河道沖刷水害的形成。本方案搭配河道導(dǎo)流壩的水流挑流作用，可從改變水流方向的方面，規(guī)避被壓縮河道后期可能的橋臺(tái)以及路橋銜接部沖刷破壞，從而形成較好的泥石流、水害防治體系。

方案二：谷坊群 + 大橋跨越 + 清理碎石后設(shè)置被動(dòng)式防護(hù)網(wǎng)體系。泥石流谷坊群 + 大橋跨越方案，對(duì)于溝道邊緣崩塌病害的發(fā)育起到減緩作用，但隨著風(fēng)化和地質(zhì)作用的加劇，仍會(huì)形成崩塌病害。在靠近公路上方清理碎石后設(shè)置被動(dòng)式防護(hù)網(wǎng)，則可有效防止公路上坡崩塌碎石掉落至路面，從而有效防護(hù)公路出行和人身安全。

3.2.3洪水河道岸防工程方案

本方案作為河道整治工程常用的防護(hù)方案之一，屬于“永久工程”方案。它通過在河道兩岸沖刷較為嚴(yán)重的路段增設(shè)岸坎（高護(hù)坡）的方式，預(yù)防水流頂沖和側(cè)蝕，有效避免水流逐漸沖刷壓迫路基邊坡，減緩暴雨洪水帶來的頂沖和破壞，暴雨洪水岸防工程方案如圖4所示。

洪水河道岸防工程方案，對(duì)于短歷時(shí)暴雨洪水災(zāi)害可以起到有效的防沖疏散作用。而在洪水災(zāi)害過境后往往會(huì)局部改變河道水流走向，且傍山沿河公路綿延較長(zhǎng)，為此岸防工程僅在水庫(kù)臨近段落設(shè)置。對(duì)于此類情況，通過在河道中下游路側(cè)設(shè)置導(dǎo)流壩群防護(hù)體系，可對(duì)河道水流沖刷路基和掏蝕邊坡起到較好的防護(hù)作用。

4結(jié)束語

中巴公路奧布段頻繁發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，包括泥石流、水害、崩塌碎落和雪害，對(duì)區(qū)域交通及經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成重大威脅。奧布段的地質(zhì)災(zāi)害之間存在關(guān)聯(lián)性和聯(lián)動(dòng)性，雪害可引發(fā)泥石流和洪水，而泥石流又可加劇崩塌碎落和水害，形成聯(lián)動(dòng)的災(zāi)害現(xiàn)象。針對(duì)此問題，通過建立綜合防護(hù)體系，如“谷坊群 + 大橋跨越 + 導(dǎo)流壩防護(hù)體系\"和“谷坊群 + 大橋跨越 + 被動(dòng)式防護(hù)網(wǎng)體系”，可以有效防護(hù)多種地質(zhì)災(zāi)害，保障中巴公路奧布段的交通暢通和安全。

參考文獻(xiàn)

[1]羅文功，魏學(xué)利，陳寶成，等.中巴經(jīng)濟(jì)走廊泥石流活動(dòng)性分析：以中巴公路奧布段為例[J].冰川凍土，2018，40（4）：773783.

[2]魏學(xué)利，陳寶成，李賓，等.中巴公路奧布段泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與防治分析[J].公路，2018，63（11）：14-21.

[3]廖麗萍，朱穎彥，楊志全，等.中巴喀喇昆侖公路順層巖質(zhì)邊坡受力分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2016，12（1）：243-249.

[4]羅文功，魏學(xué)利，陳寶成.中巴公路蓋孜河段水毀類型與防治工程優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2020，28（4）：877-886.

[5]鄧恩松，魏學(xué)利，朱志新，等.中巴公路奧布段冰川型泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].公路交通科技，2018，35（5）：16-23.

[6]劉杰，毛愛民，王立波，等.中巴喀喇昆侖公路奧依塔克鎮(zhèn)＼～布倫口段泥石流災(zāi)害及防治[J].公路，2015（12）：8-14.

[7]何勝慶，鄭達(dá)，張文.高海拔地區(qū)寬級(jí)配泥石流沖擊攔砂壩試驗(yàn)研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2024，51（1）：123-134.