东川公路泥石流形成环境和致灾特点研究

东川公路泥石流形成环境和致灾特点研究 摘要 公路作为一种重要的基础工程，连接着各个地区，在文化交流、经济 发展、思想进步、民族团结等方面都起着重要的作用。近年来，西南部地 区经济高速发展，人口流动量大，能源物质大量的输入输出，对各种交通 运输工程的需求量特别大，公路在其中承担着重要的角色。西南部山区是 我国公路泥石流的高发区，尤其是项目所在的东川地区，很多山体风化严 重，岩层裸露，植被覆盖率低，松松破碎物质储量丰富，降雨集中，多暴 雨，是孕育泥石流的天堂。区域内存在着数以百计的泥石流，其中不乏规 模大、爆发频率高、危害性严重的泥石流，泥石流的存在对区域内的公路 工程建设有着很大的影响。 本论文依托国道 G85 昆明市功山至东川高速公路勘察设计项目开展 研究，以边坡防护设计为目标，从研究泥石流入手。在公路设计阶段，结 合公路工程线位和穿越方式，进行边坡防护设计和边坡防护技术比选，考 虑项目区域内泥石流对公路工程的影响。 关键词:公路，泥石流，边坡防护技术 1 Abstract Highway as an important infrastructure, connected every region, in the cultural exchange and economic development in such aspects as ideological progress, national unity and plays an important role. In recent years, southwest economy high speed development, the population flow, energy material, a large number of input and output, the demand for all kinds of transportation engineering, particularly large highway an important role in it. Southwest mountainous area is a high incidence zone of our country highway landslide, especially dongchuan region, where many mountain weathering, bare rock, vegetation coverage rate is low, easily broken material is abundant, rainfall concentrated, more heavy rain, is the paradise of debris flow. Area there are several hundreds of landslides, including size, severe outbreak of high frequency and harmfulness of debris flow and debris flow exists in the region of highway engineering construction has a great influence. Work in kunming, in this paper, based on national highway G85 mountain to dongchuan highway survey and design project of research, aiming at slope protection design, from the perspective of the study of debris flow. In the stage of highway design, combined with highway engineering line and through this way, for slope protection design and slope protection technology comparison, considering the influence of debris flow to the highway engineering project area. KEY WORDS: highway, debris flow, slope protection technology 2 目录 摘 要.......................................................................................................................... ...... 1 1.1东川公路泥石流形成的影响因 素 ...................................................................... 5 1.1.1丰富的物 源 ................................................................................................... 5 1.1.2充足的水 源 ................................................................................................... 6 1.1.3地形地 貌 ....................................................................................................... 6 1.1.4人为因 素 ....................................................................................................... 7 1.2东川公路泥石流的致灾特 点 .............................................................................. 7 1.2.1常发 性 ........................................................................................................... 7 1.2.2突发 性 ........................................................................................................... 7 1.2.3群发 性 ........................................................................................................... 8 1.2.4同发 性 ........................................................................................................... 8 1.2.5转发 性 ........................................................................................................... 8 2公路边坡防 护 ............................................................................................................ 9 2.1边坡防护技 术 ...................................................................................................... 9 2.1.1边坡形态修 正 ............................................................................................... 9 2.1.2边坡排 水 ....................................................................................................... 9 2.1.3稳定支挡防护技 术 ..................................................................................... 10 2.1.4坡面加固技 术 ............................................................................................. 11 2.2泥石流地区公路边坡的破坏形 式 .................................................................... 12 2.2.1 冲刷、冲 蚀 ................................................................................................ 12 2.2.2 淤 埋 ............................................................................................................ 12 2.2.3 主河堵塞、改 道 ...................................................................................... 13 2.2.4 滑 坡 ............................................................................................................ 13 2.3 东川项目中边坡防护技术应用研 究 ............................................................... 14 3边坡防治一体化的综合治理思 路 .......................................................................... 19 3.1综合防治一体化原 则 ........................................................................................ 19 3 3.1.1因地制 宜 ..................................................................................................... 19 3.1.2综合治 理 ..................................................................................................... 19 3.1.3经济、有 效 ................................................................................................. 20 3.2东川项目综合防治 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 应 用 ............................................................................ 20 3.2.1CK 032+500~CK033+000 段防治方 案 ........................................................ 20 3.2.2K022+000~K022+500 段防治方 案 .............................................................. 21 3.2.3K023+600~K023+800 段防治方 案 .............................................................. 22 3.2.4K036+400~K036+700 段防治方 案 .............................................................. 23 参考文 献...................................................................................................................... 24 4 泥石流是高浓度的复合异相流，泥石流体含有大量的泥沙、大粒径固体颗粒等固相物质，是浓度较高的液体与多种粒径相差很大的固体物质的混合运动，泥石流体内部的固相物质主要是以滚动和跃动两种状态前进。公路泥石流是一种动力学过程，它存在于公路工程经过的区域内，当公路泥石流爆发时会对沿线公路工程结构物造成危害，最终会对公路的运输和通行状态带来影响。泥石流是山区，尤其是西部山区的一种典型的灾害现象。本项目所在的东川地区泥石流危害尤为强烈，此地的公路泥石流灾害是公路工程建设和运营过程中普遍存在的一种破坏力巨大的灾害。公路泥石流能够冲毁泥石流区域内的设计不合理的路基路面，无视不合理的边坡防护技术，是一种非常常见的外在破坏动力机制。 1.1东川公路泥石流形成的影响因素 公路泥石流是一种自然灾害，自然灾害也是一种复杂的系统，有相互影响联系的形成因素，也有形态各异的发展过程，最终导致表现出不同的致灾特点。从灾害的形成影响因素角度看，泥石流是地形地貌、水文、气象、物源以及人类活动影响等众多因素综合影响的。所有的泥石流，包括东川地区的泥石流灾害，形成的必备因素包括三方面:丰富的物源、充足的水源和有利的地形地貌。这三个影响因素，共同作用，相互影响，三者缺 一不可，足够的水源是泥石流形成的外因，物源和地形地貌是泥石流形成和发育的自身条件，人类的各种经济开发和掠夺资源的行为，对泥石流的爆发有很大的影响。 1.1.1丰富的物源 山区内破碎的地表岩层和历史上积累的大量堆积物，为泥石流的形成提供了大量的物质基础，区域内的固体物质种类繁多，土性岩性各不相同，颗粒粒径无明显分布规律，不同组分的物源储备对泥石流形成规模、频率等都会有影响。云南小江流域内，地表岩石多为变质碎屑岩，裸露的额岩层也曾参与过较多的构造运动。小江流域断裂带也极为发育，岩体有破碎断层，风化程度较大，西南地区的土体岩体的粘粒成分也较多，吸水性强。 小江流域内还存在大量的白云岩、玄武岩，断裂带上的地层风化较为严重，滑坡、崩塌剥落等原因产生的石块碎屑等物质遍布泥石流流域内，地表上有大量的物源储备。小江深大断裂带的断裂破碎带最大宽度约为1500-2000米，破碎松散的岩层也孕育了泥石流的爆发，从断裂带的起始端到尾端，分布着一百多条泥石流，可见此段泥石流密度之大，其中不乏很多爆发规模大、常年爆发频率高、造成危害特别严重的泥石流沟。 5 1.1.2充足的水源 泥石流是固液相混合流，水源是泥石流爆发必要条件。国内的泥石流大部分都是持续的集中暴雨引发的，多为传统意义上的暴雨型泥石流。泥石流的水源有两种来源，最为常见的事暴雨降水，另一种是高原地区的积雪转化的冰雪融水。暴雨形成的强有力的地表径流，在泥石流形成区甚至 流通区内，会携带着巨量的大颗粒块状颗粒和泥沙冲入到沟道内，到达临界点时，泥石流就会奔腾而下。资料显示国内分布最广的是暴雨型泥石流，我国的降水量空间分布也非常的不均匀。空间分布上，内陆地区，尤其是西北地区，常年干旱，降水较少，属于 干旱地区，中部内陆地区就是半湿润和半干旱的过渡段。西南部山区属于半湿润地区，这种降水条件也对泥石流的孕育和爆发创造了非常有利的条件。干湿两季界限明显，春季和冬季天气干旱，到了6-8月份之间则多暴雨，长时间持续降雨，所以促成了西南山区为泥石流的高发区。 研究项目所在的东川地区处于低纬度亚热带季风气候，由于地形地势高程差的差异，加之不同动态的气流影响，使得区内形成了明显的立体气候，旱季和雨季界限分明，区域内降雨集中且降雨强度大。全区年平均降雨量892mm，且空间分布不均匀。季节分布按干季和雨季划分，5月20日至10月20日为雨季，降雨量占年降雨量的88%，其中六七月份降雨最为集中，约占年降雨量的40% ; 12月份到次年1月份为旱季，降雨量约占全年的年降雨量的2.5%左右。 1.1.3地形地貌 流域的地形地貌是泥石流灾害成因的重要因素之一，相对高差是地形地貌的一个重要参数，是泥石流形成的关键因素。相对高差指流域内最高点高程和最低点高程之差。相对高差越大，泥石流在形成区形成后，相对于堆积区的势能就越大，当泥石流流出形成区后的动能越大，破坏力就越强。西南部的山区就特别适合孕育泥石流的发生，山区地势起伏较大，山体与沟谷、山体外的平坦地带相对高差均比较大。 主沟坡降比也是地形地貌的一个重要参数，是由泥石流流域的高差和平距决定的，影响着泥石流的启动和停淤条件。大量调查资料显示，大部分泥石流沟谷 的上游坡度较陡，下游坡度较缓，主沟平均坡度多在5?-300?。实际情况下每一段主沟的坡降比都是不同的，就使得原始地表上的大粒径石块和碎屑松散物质的堆积形态不同。泥石流在不同的坡率沟段的流动状态也受影响，或停或冲。泥石流流域中上游多为泥石流形成区，形成区的地形地貌多对暴雨的汇集有影响，地表径流的汇水面积、径流流速等决定着泥石流的启动条件。地表径流的量和流速也对在形成区内冲刷携带固体物质有影响，资料显示，一般山体坡度在25?-50?之间的山体坡度，结合形成区是漏斗形或桃叶形的区域特征，对泥石流的形成最有利。 6 1.1.4人为因素 泥石流的孕育和爆发，除了前三小节介绍的因素外，人类活动这一因素也是至关重要的。从古至今，人类为了经济的发展，或者是为了战争的需求，活动的范围逐渐侵占到原始的山区。无节制的破坏森林、掠夺资源，使大面积的森林消失，山地土地被开垦，植被减少或消失，都为泥石流的形成提供了条件。现在社会对资源的变态开发掠夺，破坏环境且无意识去修补保护环境，很多工程在山区进行，不合理的开挖、取土、改变原始地形地貌，破坏了原有的地形地貌稳定性与和谐，最终导致水土流失程度恶化，山体崩塌破碎，促成了泥石流的大范围、高频率的形成。 山区内的森林消失，地表植被逐渐减少，使得地表裸露，无法含蓄水 源，岩层风化破碎剥落，提供了大量的固体物质储量;裸露的地表，失去了森林植被的水分涵养能力，降雨多转化成地表径流，洪峰流量也因此比绿化较好的山区高，增大了泥石流爆发的水源供应条件。开发山区之后，山区内的大量公路、铁路、水利、采矿等项目对山区的破坏也是有目共睹的，人类工程的介入，不合理的设计，天灾人祸，诱发了很多填方和挖方地段的滑坡，大量的取土和乱填乱起，改变了区域内的水文运动条件。很久之前的云南小江流域是森林林立，漫山遍野的植被，环境和谐，而如今地表裸露，沟壑纵横，人类的破坏能力令我们自己都胆战心惊。 1.2东川公路泥石流的致灾特点 东川地区被称为“世界泥石流博物馆”，孕育着各种形态各异、千姿百态的泥石流，这也使得本地区的泥石流具备了多种致灾特点，可归类为一下五种特点，其中项目所在区域的泥石流以常发性、突发性、群发性特点最为突出。 1.2.1常发性 泥石流沟谷有足够的物源储备，加之有利于泥石流孕育的地形地貌，当泥石流流域内的暴雨频发，降雨集中时，泥石流的爆发频率相当高，危害性比较大。著名的云南东川蒋家沟，是泥石流常发性的典型，距历史调查资料显示，平均每年都会爆发十几次甚至几十次的泥石流，危害性不可谓不大。小江流域内也存在其他几条泥石流沟具有常发性特点，都是相关部门和机构的重点整治对象。经过多年的努力，建设了大量的工程设施，对泥石流沟进行了综合治理，取得了良好的成效，降低了很多泥石流的爆发频率。 1.2.2突发性 在没有建立有效的泥石流预警和监测系统之前，泥石流的爆发往往是措不及防。泥石流在形成区经过短暂的汇流时间就可以达到启动条件，在很大的高差条件下，泥石流如猛虎下山，奔腾而下，有些情况从泥石流启动，只需要几十分钟 7 就可冲出山口，对沿程和山口外的人类生活环境及设施造成破坏。过去人们对泥石流的危害性意识比较淡的时候，很多居民区和工厂设在泥石流将要经过的山坡或者山口外堆积区上，当听到泥石流的轰鸣声时，泥石流已经冲至眼前。1980 年~1990 年间，西南部山区突发了多次规模较大的泥石流，带走了很多的生命，造成了惨重的损失。典型的例子是 1989 年七月四川省凉山州甘洛利子依达沟，突然爆发特大泥石流，使铁路桥桥墩断裂，桥体报废，列车经过此处发生事故，带走了三百多条生命。 1.2.3群发性 西南部山区一个流域内往往有多条泥石流沟，一条泥石流沟也会有几条支沟。这种泥石流沟的空间位置关系，造成了泥石流灾害致灾的群发性特点。当同一个大流域内持续暴雨，各泥石流均有了充足的水源条件，加之泥石流沟自身的条件均已具备再次爆发泥石流的条件。达到一定的临界值时，就会出现数条泥石流群发的奇观。典型的例子是在 1997 年，云南小江流域内，突降暴雨，空间位置相邻的蒋家沟、大白泥沟、小白泥沟等二三十条泥石流沟，都爆发了泥石流灾害。 1.2.4同发性 泥石流流域内存在的不止泥石流这一种自然灾害现象，一般还有滑坡、山体崩塌等灾害。这些山区内的不同种类的自然灾害，爆发的必要条件有一条是相同的，即充足的水源。在雨季的时候，前期持续降雨，已经形成的一定量的地表径流，再次突降暴雨时，原本已经恶化的边坡山体条件，无法在继续保持稳定性，大量的水源汇集在一起形成山洪，沟道两侧山体滑坡、塌方同发，泥石流自上游畅流而下。各种自然灾害同法，并且最终汇集到泥石流中，更是加大了泥石流的规模和破坏力。 1.2.5转发性 泥石流致灾特点之一的同发性，在转化条件具备时，就决定了泥石流也有转发性。泥石流灾害的发生，和滑坡、崩塌等灾害的触发条件相同，均有水因素的参与，这几种灾害往往也时同时发生，或者相互影响转发。滑坡、崩塌是大块的岩体、土体运动破坏，也是泥石流爆发所需要的固体物质供应。在较大的降水条件下，滑坡灾害爆发后，可在水源条件的帮助下转化成泥石流，在有力的地形条件下，泥石流龙头便可形成;泥石流灾害也可触发滑坡灾害，泥石流的冲击力和振动特性，可扰动边坡的易滑坡体，触发滑坡后，滑坡并入泥石流中，转化成更大的泥石流灾害。四川境内南江曾发生滑坡灾害，灾害发生后转化成泥石流灾害，破坏了大量的人类建筑，致一百多人丧生。最典型的转发型案例是在 1997 年六月，四川省美姑县则租泥石流爆发，后来也是转化成了泥石流灾害。 8 2公路边坡防护 2.1边坡防护技术 2.1.1边坡形态修正 边坡形态修正，就是改变边坡的几何要素。为了减小下滑力，按照规范一般采用 1:0.75 的坡比。如若边坡稳定性较差的情况，可适当调整放缓坡比，并且调整每一级边坡的高度，增大边坡的稳定性。在设计阶段就定出合理安全的边坡坡度，既能保证边坡稳定，也能为以后的边坡防护和绿化提供便利。在大量的山区公路建设实例中，边坡放缓是相当有必要的，对控制造价和调整工期都有很大的优点。 2.1.2边坡排水 边坡坡面可分为自然坡面、路堑坡面和路基坡面，针对不同的坡面有不同的排水设计。水是引起公路结构破坏的重要因素，路面、路基、边坡的破坏，很多情况下都有水的参与。水更是引起滑坡的直接因素，暴雨或者地下水进入边坡土究体或者岩体中，使软弱层弱化，加快滑坡灾害的发生。 排除地表水，阻断边坡的坡面汇水，在路堑边坡顶部位置设截水沟;设置排水明沟，边坡坡面设置急流槽，骨架护坡应与排水设施相结合。排除地下水，边坡渗水严重的地方设置渗沟或泄水管。泄水管一般在边坡坡1 0cm深孔，孔内装透水软管或者 PVC 花管，管内填充粗砂或卵石。 9 图2-1路堑边坡顶部设截水沟 图2-2边坡竖向排水沟 2.1.3稳定支挡防护技术 1)挡土墙 在公路边坡防护技术中，挡土墙非常常用。主要利用挡土墙自重、外部土块的质量或者挡土墙与土体的摩擦力等，来抵抗侧向土压力，增加土体稳定性，保证边坡的稳定性。公路工程中常选择挡土墙来支护路堤或路堑边坡，保护路基不受水冲刷，在公路边坡有滑坡灾害的地方更是应用更多。 2)抗滑桩 在滑坡易发地段，为了防止边坡下滑，抵抗滑坡的滑坡推力，往往采用钢筋混凝土制成的抗滑桩来稳定边坡，达到保护边坡的作用。抗滑桩一般要下穿透滑坡体，钢筋混凝土制成的抗滑桩，横截面较大。桩间土体可用挡土板防护，更多的是采用柔性防护技术。己有的技术中，锚索抗滑桩具有更多优点。锚索抗滑桩能抵抗更大的土体压力、滑坡推力;桩顶的锚索设计可以使桩体更具稳定性，比一般的抗滑桩体规模更小，节约造价。 3)锚杆 锚杆是一种主动的硬性支护方式，最早出现在煤矿中的巷道支护。由于锚杆的制作材料特性，多为硬性材料，加固深度可达到十多米，能产生几十吨的加固力。 锚杆适用于风化严重、表层破碎的边坡，锚杆采用的硬性材料， 加固后可使 10 锚杆结构与边坡岩体、土体成为同一个受力体，在边坡防护中多于混凝土结构结合使用。 4)预应力锚索 预应力锚索是一种柔性支护方式，主要是由钢绞线等柔性材料构成，由锚固段、自由段、紧固头三部分组成。锚索的加固深度可达几十米甚至一百多米，能产生几百吨的加固力。 5)锚杆框架梁 锚杆框架梁适用于风化程度比较高的软质岩边坡，尤其是岩体裂隙发育、表层物质破碎的情况。 在边坡防护技术中，锚杆框架梁属于非全封闭型护坡技术。其结构是由锚杆和混凝土框架组成，尺寸长度大于软岩质边坡的尺寸，能起到相当好的防护作用这种结构还可以保证土体有余量来胀缩，允许应力释放，就可以消除因胀缩导致 的结构开裂。框架结构美观，框格内可进行绿化，工程造价也相对较低。 6)柔性防护网 柔性防护网是柔性防护系统(SNS)的主要组成构件，柔性金属网、钢丝绳网、铁丝格栅均可使用。 柔性防护网可以针对性的处治边坡崩塌落石、浅层滑坡、风化剥落等边坡灾害，更可以在坡面泥石流的防护工程中起到一定的作用。经过大量的工程实例和现场试验验证，柔性防护网比传统的圬工防护结构，能更好的抵抗集中荷载和高冲击荷载。 柔性防护系统分主动防护和被动防护两种。 a(以覆盖的形式作为主动防护形式，用钢丝绳网(高强度钢丝格栅)为主要材料，覆盖在斜坡或危岩上，将边坡上的严重风化层、危岩、落石 限制在一定的安全范围内; b(以拦截的形式作为被动的防护形式，用钢丝绳网在斜坡上合理的位置，设一道被动拦截系统。目的是拦截边坡上的落石等危险物体。落石接触到钢丝绳网后，冲击能量传递到绳网接头的桩柱上，相互连接的一个系统，能量逐级削减，可达到防护边坡的要求。 2.1.4坡面加固技术 1)植物防护 公路工程中，在满足路基和路堑边坡稳定的情况下，均应考虑对边坡做植物防护处理。适合植物生长的土质边坡可直接种植植被，不适合植物生长的岩质边坡或其他边坡，经过处理后，也要尽可能的采用植物防护。 2)圬工防护 按照砌筑材料的构造形式、外观外形，可以将圬工防护分为多种防护技术。 3)骨架植物防护 在工程实际中，常采用浆砌片石骨架结合植草，对边坡进行防护。浆砌片石 11 或者水泥混凝土的骨架结构，可以稳定边坡，保护破碎、松散的坡面，对稳定边坡有着很好的作用。 骨架植物防护技解决了边坡冲刷和渗透的问题，也能保证边坡的绿化。骨架结构的不同形式，有利于做更好的景观设计。 2.2泥石流地区公路边坡的破坏形式 公路边坡一般分为自然边坡、路基边坡和路堑边坡，泥石流地区的边坡还会受河道冲刷、泥石流直接冲刷淤埋、泥石流并发带来的滑坡崩塌等破坏，所以还要考虑沿主河边坡、桥头路堤护坡、易发滑坡的路堑边坡等情况。泥石流爆发后，因为携带大量的固相物质，流域的相对高差也比较大，泥石流体往往具有很大的破坏能量，泥石流会比一般的公路水毁或者含沙泥洪流对公路边坡造成更大的危害。 2.2.1 冲刷、冲蚀 泥石流在流通区、流通区到堆积区的过渡区流速较快，对沟道河床有冲刷、冲蚀的作用。当泥石流在流通区短暂停淤后，形成阵流性的泥石流龙头。在阵流的间歇期，泥石流会堵塞成坝，泥石流体不断补充着大量的水源和物源，形成不同规模的堰塞湖。堰塞湖淤高河床，迫使泥石流改道，加重的泥石流对沟道两侧边坡的破坏，更加剧了水土流失。当堰塞湖溃决后，泥石流瞬间释放能量，携带大量粗大颗粒和石块，奔腾而出，对公路路基造成更剧烈的冲刷，考验着公路边坡防护的作用。 这种情况会导致泥石流冲刷护坡或护岸等防护设施，在路线的穿越范围内，沟床的侧蚀、冲蚀会扩大沟道断面，造成河床下切，可能会对上部的桥头护坡、公路边坡、路基造成冲刷、冲毁。泥石流进入下游区域后，在停淤之前，具有一定速度的泥石流体，仍具有冲刷、冲蚀能力。 排导槽淤满或者其他导流设施不能发挥较大作用时，泥石流在堆积区会改道，当有路基结构时，边坡收到强烈的冲刷冲蚀作用，严重的会导致边坡破坏，路基冲毁。泥石流流到堆积区后总会出现停积和淤埋，沿程的地形地貌、物源储备也决定着泥石流冲出量的大小，就会影响泥石流堆积 的范围。 泥石流冲出量较大时，堆积区外侧有主河，泥石流就汇入主河，轻则束窄河道，抬高水位，重则堵塞主河，迫使主河改道。沿河公路或者堆积区范围外的公路工程，也有可能受之影响，一般的山区公路边坡防护满足不了抗冲刷要求，需要采用更合理的防护技术。 2.2.2 淤埋 泥石流在流通区有冲有淤，在堆积区以淤为主。在流通区或者流通区与堆积区的过渡区处，设计的跨越方式不合理，比如设计了较小的涵洞、拱桥跨越泥石流，桥下净空不足，易发生堵塞，后面的泥石流龙头则会淤埋这里的公路设施， 12 情况严重的则会被摧毁。1981 年 6 月 30 日 1 时 40 分，位于云南东川市东南 12km处的达德沟，爆发了一场规模巨大的泥石流，位于流通区和堆积区过渡段的公路桥梁被淤埋，如下图。泥石流运动到山外以后，会形成范围很大的堆积区，堆积区上泥石流改道或者流路摆动，没有按照原来设计的穿越方式把泥石流排导到不影响公路的范围外，则会淤埋范围内的公路。 2.2.3 主河堵塞、改道 当路线线位在堆积区边缘时，很多情况下公路是沿主河修建的，公路路基边坡常年遭受主河冲刷，按照设计标准都会在设计洪水线以下位置做好了防冲刷防护。当泥石流爆发，堵塞主河河道时，会发生部分河床束窄，水位抬高，流速增大。这种情况下，公路沿河路基边坡就会遭受更强烈的 冲刷作用，边坡防护会被冲刷冲毁，路基被冲蚀、侧蚀，公路被严重破坏。 穿越泥石流地区的公路路线，当线位在堆积区范围以外，主河的外侧区域内，也有被破坏的可能。泥石流爆发后，泥石流冲出量过大，没有在预测的堆积区范围内完全停淤。当泥石流冲出堆积区范围外流入到主河时，主河可能被堵塞改道，并且是向外侧改道。这种情况时，改道后的主河就可能接触到外侧的公路。由于主河的挟沙量增大，冲刷、冲蚀破坏力增强，原来按一般高速公路边坡防护设计的公路边坡，不能有效的保护边坡，防止路基被冲刷、冲蚀，公路也会被破坏。 2.2.4 滑坡 13 在西南部山区，当发生暴雨时，泥石流灾害和滑坡灾害往往是并发的，大量且集中的降水是这些灾害的直接诱因。滑坡是边坡坡体整体性块状滑动，不稳定的滑坡体很容易被触发。 泥石流灾害的其中一条特性为转发性，当泥石流灾害爆发后，泥石流流路的摆动、泥石流流动过程中的淤积抬高沟床，很可能会触发滑坡体的前沿。当滑坡体前沿不断的被冲刷扰动，就会发生滑坡灾害，破坏范围内的公路设施。泥石流流动过程中会很大的动能，也有一定的振动频率，流域范围内有不稳定边坡或危岩，会转发成崩塌灾害。1997 年 6 月 5 日，四川省美姑县发生特大暴雨，一开始是小型的泥石流，泥石流不断扰动滑坡体，在暴雨和泥石流的作用下，发生了特大型的滑坡灾害，滑坡灾害又转化成泥石流灾害，破坏性远超一般的山洪和泥石流。 2.3 东川项目中边坡防护技术应用研究 为了能针对性的解决危害影 响，设计合理的公路边坡方案，结合工程实例， 14 提出几种比较常用的边坡防护技术。 ?K25+550~K25+850 通过泥石流影响范围预测，如图所示，此段路线路基不受泥石流影响。不在泥石流影响范围内的路基路堑边坡，除了特殊景观要求的边坡设计外，项目区域内的边坡均可做框架植被防护设计，如下图: 抛石防护布设位置 1) 拱形骨架内可设置六角空心砖护坡适用于泥石流阶地边坡、边坡岩层破碎的情况，可有效防止雨水对边坡的冲刷，确保边坡能及时的恢复生态植被; 2) 拱形骨架护坡采用 M7.5 浆砌 MU30 片石砌筑，骨架内采用 M7.5 浆砌六角空心砖固坡; 3) 为避免边坡受雨水冲刷，骨架拱顶及主骨架两侧边缘均设置高出坡面 6cm的标准砖拦水坎，拦水坎在主骨架处形成泄水槽，坡面水经拦水坎后，汇入泄水槽，再流入边沟，标准砖为建筑用火砖，其规格为:长×宽×厚,24cm×12cm×6cm; 4) 拦水坎、泄水槽均应在表面用 10 号砂浆抹面，厚度为 1 厘米，抹面积为浆砌数量除以 0.25。 5) 每纵向 100 米拱形护坡在泄水槽内设一处检修人行梯步。 ?ZK005+600~ZK006+000 山区沿河公路受河流的冲刷破坏较大，边坡防护结构易被破坏，路基 已被冲刷冲毁。泥石流爆发后，一旦冲入主河或者直接作用到公路结构上时，其破坏力也是相当大。 抛石防护适用于受山洪泥石流冲刷较严重的公路工程边坡防护，也可以对路基坡脚、挡土墙等防护设施的下部或基础进行防护。抛石防护是一种简单有效的 防护技术， 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 方便，可就地取材，不受气候条件影响。可用于长期受河流浸泡 15 冲刷的沿河公路路基边坡防护，也适用于经过泥石流规模预测后，有潜在可能受到泥石流或主河影响的公路边坡防护，作为设计的一部分，提前考虑进去。 图抛石防护技术简图 1)抛石结构的坡度应根据水深、流速和波浪情况确定，水流较浅、流速较小时，采用 1:1.25~1:2 的坡度;水深 2~6m，流速较大且波浪汹涌时，采用 1:2~1:3的坡度;水深大于 6 吗，在激流中施工时，采用缓于 1:2 的坡度; 2)抛石石料粒径一般不小于 0.3~0.5m，当流速较大、水深及波浪较高的情况时，采用较大粒径的石料，各项指标参照《公路路基设计规范》(JTG D30-2004); 3)抛石厚度采用在 3~4 倍粒径范围内，采用较大粒径石料填筑时，大粒径颗粒的直径不小于粒径的 2 倍; 4)抛石防护北徐设置级配良好的反滤层，经常采用粗砂、砾石或碎石， 目的是保证路堤的含水率，保护路堤土体不会被河流、泥石流冲蚀带走。 ?ZK005+240~ZK005+500 ZK005+240~ZK005+500 段不紧靠响水河，路基不会常年遭受流水冲刷。公路路基左侧地形平坦，当水位上涨时路基边坡可能会受到影响。在沿河一侧路基有重力式路基挡土墙，为防止坡脚受冲刷掏蚀，在这一段内预设石笼防护 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 16 1) 石笼内填充石块，石块选用容重大、硬度高且不易风化的材料，其最小体积不能小于石笼网孔的尺寸; 2) 石笼内块(片)石应达到干砌块(片)石的要求; 3) 钢丝应需要经过防锈技术的加工，铁丝笼制作完成后，如果铁丝表面存在破损裸露，就需要再涂一层防锈漆; 4) 为增进石笼间的整体性能，在石笼单元间采用Φ4 镀锌铁丝绑扎连接，在Φ8钢筋骨架外缘每 25cm 间距设置一个绑扎连接点，绑扎时必须把骨架钢筋两侧的宾格网一同绑扎在内; 5) 石笼砌筑施工中，应注意丁顺结合，避免形成通缝，保证石笼的稳定。 ?ZK020+030~ZK020+100 设计线 AK018+020~AK018+090 段，设计线线位处在泥石流沟流通区与堆积区过渡段。此处泥石流沟弯道连续，泥石流爆发后，携带大量固相物质的泥石流对沟岸的冲蚀破坏十分严重。为了保护岸坡不被冲刷崩塌，保护上部的桥头路堤和护坡结构，一般情况下应该在受冲刷严重的位置设 置防护结构，作为路基边坡防护的间接措施，和桥头路堤护坡共同构成公路防护系统。 ? AK018+020~AK018+090 17 图滑坡体位置示意图 设计线 AK18+020~AK18+090 段，植被率较低，多为荒地。不良地质现象不发育，现状斜坡稳定，但在降雨过程中可能出现局部的垮塌。地下水类型为松散岩类孔隙水，地下水贫乏，水文地质条件简单。另外该路段紧邻一条泥石流沟，场地整体地质条件复杂，泥石流沟左岸有滑坡体。 根据设计线位，道路工程在滑坡体的后缘，可以考虑调整线位标高，开挖山顶。山体开挖后相当于给滑坡体后沿卸载，对滑坡体是有利的。为了防止道路的开挖导致边坡大范围的坍塌，诱发滑坡、崩塌等灾害， 建议 关于小区增设电动车充电建议给教师的建议PDF智慧城市建议书pdf给教师的36条建议下载税则修订调整建议表下载 按照 1:1. 5 的坡率进行放坡。当公路工程修建在此处时，需要考虑紧邻的泥石流对公路边坡的影响。泥石流爆发后，流经流通区的时候，会对 AK18+020~AK18+090 段边坡冲刷，冲刷的部位正属于滑坡体的前沿。 图 4-19 抗滑桩布置图 对这里的边坡进行防护设计，可采用抗滑桩技术，依靠桩下部的侧向阻力去抵抗滑坡体的下滑力，同时利用抗滑桩的水泥混凝土结构， 防护边坡免受泥石流 18 的冲刷。抗滑桩的布置应遵循以下原则: 1) 通过勘察和收集资料，明确滑坡的 原因、性质、范围和厚度，分析稳定状态; 2) 根据地形、地质及施工条件确定抗滑桩的位置及范围; 3) 实际考虑经济合理性、技术合理性，按照设计手册规定的设计步骤，计算出抗滑桩的桩间距、桩长和截面尺寸; 4) 桩的自由悬臂长度不应该高于 15 米，矩形截面的侧边长不宜短于 1.25 米; 5) 抗滑桩的下部锚固段，应深入固定到稳定的地层中; 已确定的设计方案，为了减少工程量，降低 AK18+100 处的桥位高度，减少造价，同时也为了尽量的少扰动自然边坡的滑坡体，把周边泥石流灾害的影响降到最低，最终方案采用的降低路线标高，采用隧道的方式通过此处山体，经设论证更为合理，方便施工实施。 3边坡防治一体化的综合治理思路 公路边坡防护，可以分为直接防护和间接防护，上一节介绍了边坡防护的直接工程措施。公路工程是一个系统性工程，泥石流地区的新建高速公路工程，也要把对公路工程有威胁的泥石流流域也考虑进去。对公路工程区域内的泥石流进行综合治理，也应当做时整个防治一体化中的一部分。 3.1综合防治一体化原则 3.1.1因地制宜 泥石流的分布区域很广泛，尤其在西南山区更为明显，各类泥石流的性质不同，比如稀性泥石流和黏性泥石流就表现出不同的力学和物理性质。公路所经过的泥石流沟道的地貌和水文条件，对泥石流的形成有至关重要 的影响，泥石流沟道的发育历史和致灾潜力也是千差万别。因此，因地制宜是泥石流治理工程的基本原则。 3.1.2综合治理 泥石流的防治基本上采用的事综合治理的措施，在某一区域或者时间段，单项措施也可以当做综合治理设计的一部分，经调查研究，公路泥石流采用综合治理的效果较为显著。各类泥石流防治措施的设计不同，起到的作用也有差异，各中工程设施是不可互为代替的。作为综合治理的每一部分，各种设施是必须要相互结合和相互补充的。比如说工程措施和生物措施交叉结合，生物措施中要将农林业和牧业等交叉结合，工程措施里面要将拦挡工程和排导工程交叉结合等。经 19 过理论研究和大量的工程实例证明，泥石流治理中采用单一措施很难成功，综合治理才是能有明显成效的。 3.1.3经济、有效 泥石流治理工程复杂性高、难度大，往往需要很大的泥石流治理经费预算。治理的同时，应注重防灾减灾，并且要兼顾稳定和恢复生态平衡，选择最经济有效的治理方案和措施。工程措施的费用往往占着较大比例，所以不强求对每个泥石流沟进行综合全面的整治，往往生物措施所耗材料少，投资小，生态效益高，又有经济价值和增产作用，建议每个分部分项工程处都多采用生物工程措施。针对同一个工程，制定多套方案，进行优化比选，对每套方案分别设计，制定预算，通过比选来确定最经济有效的设计。公路泥石流的规划设计要遵守有关的法律法规，严格遵守相关的行 业规范。通过高标准、严要求、多比选来保证方案的有效性。 3.2东川项目综合防治方案应用 3.2.1CK 032+500~CK033+000 段防治方案 设计比较方案 CK032+500~CK033+000 段经过大白泥沟泥石流。该沟为常年流水沟，为沟谷型粘性泥石流。该冲沟流域植被不发育，岩体破碎，顶部沟道两侧发育有崩塌、滑坡，沟床中洪积、崩落松散堆积物丰富，主沟长 9.6km，比降为1/9.3，近期曾发生大型泥石流，一次冲出量约 6~10 万m3，使该沟口外大白河河道逐年抬高。据调查，该泥石流沟道已进行治理，设有多座拦挡坝、谷坊坝及防护堤，起到拦挡及疏导作用，治理工程效果较好。沟道目前该处具备再次爆发泥石流的条件，治理工程措施发挥有效作用。 本路段采用以排导为主的综合防治措施，拟建桥梁跨越，结合排导结构直接穿越路线，避免了泥石流与公路边坡的接触。边坡防护方面，本路段公路边坡部分的设计方案，采用山区公路边坡防护设计方案即可。工程设计方案中，C 线从泥石流沟沟口横跨，拟建大白泥大桥跨沟通过，该泥石流对拟建 C 线大白泥大桥桥墩冲刷影响较大，同时河床逐年抬高，泥石流淤积对桥梁危害性大。桥梁高度设计时，应充分考虑桥下净空安全高度，根据大白泥沟历史爆发资料，同时参考分析河床高度的变化规律，确定出合理的桥位高度;桥墩的抗冲刷能力需满足规范要求。 本方案的设计，是以导流堤、速流槽、底越式速流结构和排导沟为主体工程，同时结合生物工程对山体稳坡固坡、蓄水涵水，畅通排泄泥石流，控制泥石流的走向和影响范围，减小对流通区和堆积区各种农田、村庄、 公路等建筑的危害，以达到综合治理的目的。该沟道中上游沟谷两侧发育有崩塌、滑坡，两岸边坡非常不稳定，如果采用拦挡工程，会需要较大工程量，耗费大量资金，很难得到明显的治理效果。主要措施是在上游切除部分土嘴，兴建顺水坝，在主要流通路线 20 上修建导流堤，尽量使排导沟道顺直，保证泥石流的快速排泄。设计排导工程时，粘性泥石流和稀性泥石流是不同的。两者具有不同的物理力学性质，黏性泥石流 容重大，流动性差，粘性大，故粘性泥石流堆积扇的纵坡相对来说较稀性泥石流稳定，所以排导工程设计时，排导沟的比降应大于堆积区的纵坡，利于畅排;本沟为粘性泥石流沟，泥石流的下切能力和停淤堆积能力较大，尽量做到沟道顺直，土堤高度略大排导沟的设计，。后者与前者不同，后者的堆积扇纵坡坡度是渐变的，由上部到周边递减。设计时排导设施的断面上宽下窄，且用较大尺寸的断面。根据设计排导结构的长度和宽度，在一些节点位置可增设拦渣坝、拦渣网等设施，控制泥石流龙头，削减洪峰，把泥石流控制在安全的范围内。在上游增设丁坝、谷坊，以稳定河床，保护岸堤和河沟，抑制泥石流的下切和冲蚀作用。结合生物工程措施，在沟道两岸建造水土保持林，在整个流域范围内进行封山育林，稳定周边山体、土体的崩落和滑坡，保护水土流失，减少大白河泥石流沟的泥石流爆发规模和次数。 3.2.2K022+000~K022+500 段防治方案 设计方案K022+000~K022+500段经过阿旺小河泥石流，该沟位于大白 河左岸，为季节性沟谷，属黏性泥石流。该冲沟纵坡陡、流域面积较大，主沟长 9.7km，比降为 1/5.9，支沟极为发育，虽沟域中下部植被发育较茂密，两侧均为梯田，但中上部山体较破碎，且沟谷中上部两侧一直开采矿山，对环境破坏较大，矿渣堆积于沟道内成为物源，其左右岸坡发育多处崩塌堆积于沟中，为该泥石流主要固体物质来源，加上冲沟在坡洪积、崩坡积松散堆积物，推测一次性冲出量约 5~10 万m3。该沟有再次爆发大中型泥石流条件。经调查访问，已建成部分防治措施，前期初具成效，但多座坝已淤满，冲出沟口的少量泥石流堆积物汇入大白河。当流域内一遇暴雨，上游水源区的大量洪流流至中游，冲刷沟床及两岸崩塌、滑坡体，并汇集各支沟泥石流，矿渣、泥土和各种碎屑堆积物迅速补充，泥石流内固相物质量猛增，形成凶猛的泥石流，泥石流到达堆积区，便会危及村庄、农田和各种建筑设施，造成严重灾害。 本路段为了减小泥石流对公路的影响，减小或者避免泥石流对公路边坡的危害，在小河沟沟口拟建大桥通过，桥梁设计时需考虑泥石流对桥墩的冲刷影响。阿旺小河泥石流沟稳定性小，一旦爆发，5~10 万 m3的冲出量，危害性大。K022+000~K022+500 段应设计综合治理的方案，在本条泥石流沟谷范围内，采用工程措施和生物工程措施，对山坡、水源、森林和农田进行综合治理，以防止泥石流的形成，控制泥石流的危害。为了保护下游的村庄、农田、铁路及新建公路等建筑的安全，需要对阿旺小河泥石流沟进行综合治理。在泥石流形成区建设调洪水库，营造水源涵养林，用来调节洪水，削减洪水洪峰，目的是为了控制泥石流形成的必要条件——水源。在中游修建拦渣坝、格栅坝，粘性泥石流既有液相水体的性质， 也有液相土体的性质。但又不同于水体和土体滑坡移动，它具有特殊的力学性质，包括输送能力、冲击特性、冲淤过程。所以说泥石流特殊的物 21 理力学性质，导致了在设计时需要用相应的理论和计算模型。在各种拦挡设施和排导设施设计时，应根据泥石流沟谷的现场条件、基本性质来确定合理的设计参数。 设计拦渣坝时，粘性泥石流和稀性泥石流的各种参数是不同的，前者冲击力大，冲起高度高震动力强。在特殊位置设置抛石防护、石笼防护，营造水土保持林，通过一体化的防护设计，以达到泄洪、拦渣，调节洪水流量，稳固河床，拦沙稳坡，减少形成泥石流的松散土体和碎屑颗粒的来源，防止沟道下切和沟壑发育在流通区以下修建导流堤，开挖排导沟，种植防护林带，用来稳固泥石流沟床，控制泥石流流势，调节控制洪流。在这个条件复杂的泥石流沟谷内，必须采取固坡、治水和合理排导的综合治理措施，才能控制住泥石流的爆发，削减泥石流的危害。 3.2.3K023+600~K023+800 段防治方案 设计方案K023+600~K023+800段经过里里落沟泥石流，该沟位于大白河左岸，为季节性沟谷，属粘性泥石流。该冲沟纵坡陡、流域面积较大，主沟长 5.0km，比降为 1/4.0，支沟发育，沟域两侧植被不发育，山体较破碎，植被稀松其左右岸坡发育多处滑坡崩塌堆积于沟中，为该泥石流主要固体物质来源，加上冲沟在坡洪积、崩坡积松散堆积物推测一次性冲出量约 1 万 m3。 据调查，该沟有再次爆发中小型泥石流条件，未进行治理，现沟口堆 积有近期发生的泥石流堆积体，其冲出沟口的汇入大白河。此沟危险性小，两岸边坡坡度较为平缓，崩塌、滑坡等灾害相对较少，对里里落沟泥石流采取以生物措施为主的泥石流综合防治方案。 本方案以生物措施为主，为了增加植被覆盖率，致力于回复草被覆盖率和植树造林等。本方案实施时，应根据工程措施与生物措施相结合的原则，先用工程措施稳定易产生滑坡、崩落的坡体，封山育草，带草被覆盖率达到一定的程度，在营造森林，以使水源涵养林、水土保持林等功能性生物工程稳定发育，形成规模。如若直接采取封山育林的手段，原本就被强烈侵蚀的沟谷，活动十分频繁的滑坡和崩塌，播撒于裸露边坡上的种子难以稳定，在降水量不大的季节种子和幼苗难以存活，当滑坡、崩落发生时，已经形成一定数量的树林因为根基不稳，也会随着滑坡滑落。方案中采用种植大面积的水源涵养林和水土保持林，对沟道两岸的不完整和不稳定的边坡进行整治，填堵裂缝，在不稳定体上游开挖排洪沟道;封山育林，主要营造草本植被和森林，利用先进的科学技术管理和培育这些植被，通过科学的方法管理山区的开发，逐渐提高植被覆盖率，减少水土流失，并在在下游重新整修完善防护堤。通过以上综合措施，削减流域内地表径流量，控制松散堆积物等各种物源的量，达到恢复流域内生态平衡，缓解泥石流危害的目的，保护下游村庄、农田、铁路及新建公路等建筑等不受泥石流危害。 22 3.2.4K036+400~K036+700 段防治方案 设计方案 K036+400~K036+700 段经过汪家箐沟泥石流。该泥石流沟 为季节性冲沟，属稀性泥石流。该沟域内植被不发育，由于其汇流面积较大，以及沟道及两侧岸坡坡脚、崩坡积、坡洪积松散固体物质丰富。两侧斜坡崩塌、坍滑，沟道内松散固体物质更加丰富，主沟长 4.2km，比降为 1/4.7，近期曾发生中小型泥石流，一次冲出量约 1~2 万 m3。据调查，该泥石流沟道已进行部分治理，设有多座拦挡坝、谷坊坝，修有排导槽，起到疏导作用，排导槽现已淤埋，坝体已淤满。为了改进现有的防治措施，更好的保护新建公路和已有公路免受泥石流的危害，需要进一步完善防治一体化方案。 汪家箐沟泥石流沟谷上游汇水面积大，季节性冲沟，又属稀性泥石流，所以本沟的综合治理方案以治水为主。汪家箐沟所在区域年平均降水量不大，但多暴雨，易短时间内蓄存大量的雨水。在遭暴雨时，上游迅速汇集大量的的洪水，形成迅疾的洪峰，冲刷沟谷内滑坡体下部和泵坡、洪积松散固体物质，形成危害较大的泥石流。突发暴雨时，山体滑坡也会衍生出较大危害，如若滑坡堵塞泥石流通道，会慢慢蓄积大量洪水，滑坡体堤坝如若不能顺利泄洪，发生堤坝溃决时，就会演变成更大规模、更大危害的泥石流和洪水。 为了排泄上游洪水爆发时的大量水源，在上游兴建排洪隧道，将洪水引入到其他流域。分流洪水，防治洪水冲毁已修建的各种堤坝，可保证中小规模的洪水不会形成泥石流灾害。泥石流爆发的两个必要条件是充沛的水源和丰富的物源，为了使水源和物源分离，可在滑坡体上游修建排洪沟，布设在较稳固的岸坡上，用浆砌块石修筑。以治水为主的综合治理方案，就是要修建各种引水、蓄水、分流、泄洪的工程结构，减小整体到局部的 汇水面积和通道，控制地表水。将洪水引流、分流，控制水量来削减洪峰高度，从而到达关键的治水目的。在滑坡体、崩落和松散堆积物下游修建拦渣坝、拦渣网，在沟道两岸山坡及整个流域范围内大面积治水造林，营造水源含蓄林和水土保持林，增加植被覆盖率，改进耕种方法，使农田阶梯化，控制地表径流量，稳定滑坡、拦蓄泥沙，以求达到更好的工程目的。 23 参考文献 [1]陈芳,李书琴,赵百磊. 高速公路路基边坡生态防护效果评价[J]. 公路交通技术,2015,02:. 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