魯中山區自然災害公路承災體風險點特征及處置方案

王國煒 王 勇 王 喆 唐 楊 亓興軍

(1.山東金衢設計咨詢集團有限公司 濟南 250014;2.濟南市交通工程質量與安全中心 濟南 250014;3.山東高速股份有限公司 濟南 250014;4.五峰土家族自治縣農村公路管理所 宜昌 443413;5.山東建筑大學交通工程學院 濟南 250101)

交通運輸是國民經濟中的基礎性、先導性、戰略性產業,交通基礎設施是交通運輸行業推動經濟社會發展的先行領域和基礎支撐,公路是交通基礎設施的重要組成部分,特別是對于水運不發達的北方省市,公路的安全暢通尤為重要。

公路承災體普查是第一次全國自然災害綜合風險普查工作中的重要一環,通過普查,旨在對公路行業災害隱患底數和風險水平進行一次綜合性、全方位的摸底,提升公路自然災害防治能力[1]。

1 普查目的

全面獲取區域內公路承災體信息、歷史災害信息和主要致災信息,掌握重點風險隱患情況,查明公路承災體抗災減災能力,營造可持續發展的交通運輸運行環境,為保障經濟社會可持續發展提供權威的災害風險信息和科學決策依據。

2 普查內容

公路承災體信息包括公路設施屬性信息和自然災害風險點信息。

公路設施屬性信息為公路路基路面、邊坡防護、橋梁隧道等結構物的分布、類型、數量、物理屬性、空間位置數據,設防水平、服務能力等基礎信息;自然災害風險點信息為歷史發生災害的公路點(段)現狀和雖未發生災害但存在明顯災害風險點(段)基本情況。

3 普查方法

普查遵循客觀、科學原則,采用簡單可靠易操作的方式。

(1)與公路沿線鎮村兩級組織及過往群眾積極對接,了解當地有關災害發生事件及公路損失情況;

(2)通過現場調查、勘察、監測、遙感等手段進行數據采集和核查,重點難點采取專家論證確定;

(3)通過公路管養單位調查發生災害的公路點(段)及查看現狀情況。

4 自然災害類型

自然災害綜合風險普查主要涉及地質災害、水毀災害、地震災害、氣象災害、海洋災害、森林和草原火災。

公路承災體普查主要為地質災害和水毀災害兩種。

5 萊蕪區概況

5.1 地質地貌

地處魯中泰沂山區,位于華北地區魯西隆起魯中隆斷區、泰萊斷陷盆地東緣,呈斷裂構造發育。地質構造受魯中緯向構造及魯西旋卷構造控制。構造形跡以斷裂為主,褶皺次之。

境內地形為南緩北陡、向北突出的半圓形盆地。北、東、南三面環山,西部開闊,中部為低緩起伏的泰萊平原,由長埠嶺延伸入泰安。整個地勢由東向西傾斜,北、東、南三面又向盆地中部傾斜,呈向西敞口的馬蹄形態。

大小山脈2000余座,北部為泰山余脈,南部為徂徠山余脈,兩山脈諸山皆為山勢陡峻、切割強烈的中低山。

5.2 河流水文

境內大小河流300余條,98%屬于黃河流域大汶河水系,2%屬于淄河水系。

5.3 氣候氣象

境內氣候屬于暖溫帶半濕潤季風氣候,四季分明,冬季寒冷干燥,春季溫暖多風,夏季炎熱多雨,秋季涼爽晴朗。

5.4 公路概況

濟南市萊蕪區公路通車總里程為3820.608km,其中,高速公路127.25km,普通國省道190.458km,農村公路3502.9km。普通國道69.204km,普通省道121.254km。農村公路中縣道332.005km,鄉道520.153km,村道2613.919km。

6 公路災害風險點特征

查閱相關資料,得出萊蕪區地形起伏大,巖土體坡度陡,礦山點多面廣,導致地質災害易發多發,主要地質災害種類為崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷(包括巖溶塌陷和采空塌陷兩種)[2-3]。

通過現場調查、勘察及國土部門地質災害分布圖與公路線位圖進行疊加,對接管養單位,走訪公路沿線鎮村群眾等多種方法,后經相關專家論證確認得出萊蕪區域內高速公路、普通國省道公路無風險點;受歷史、地形地貌、技術資金等因素影響,風險點主要集中在農村公路上,農村公路服務于農村廣大人民群眾,是鄉村振興的基礎,要引起足夠的重視[4]。

區域內主要風險有崩塌、滑坡、沉陷與塌陷等類型,災害對公路的影響程度為輕微,崩塌風險以發生在Y073和X010路段上的崩塌較為典型;滑坡主要在Y048路段上,沉陷與塌陷主要在村道上,各風險點如圖1～2所示。

圖2 X010崩塌

Y073路段邊坡坡高3～10m,巖石主要為中風化石灰巖為主,邊坡坡率1∶0～1∶0.2,路段部分巖石崩塌、滑落,邊坡坡面存在部分松散巖石及臨空面巖石,存在滑落風險。

X010路段邊坡高度約8～15m,坡率為1∶0.5～1∶0.8,坡腳至路面邊緣0.3～0.5m,巖石風化程度中—強風化,路段部分巖石崩塌、滑落,邊坡坡面存在部分松散巖石,有滑落風險。

Y048路段處于強風化頁巖、泥巖破碎帶,受雨雪影響積累形成堆積體,從邊坡巖體結構評價邊坡具備整體失穩滑落的地質條件(圖3)。

圖3 Y048滑坡

CZ033路段出現橫向裂縫、塊狀裂縫、輕微沉陷等病害(圖4)。

圖4 CZ033塌陷

7 地質災害成因分析

7.1 崩塌

石灰巖質邊坡,坡度在60°～70°之間,坡面凹凸不平,存在各種構造面(節理、片理、劈理、裂隙面、巖層界面等),為崩塌的形成提供了脫離母體的邊界條件,形成了坍塌面,崩塌體的運動方式為傾倒、崩落,崩塌體碎塊在運動過程中滾動或跳躍,最后在坡腳形成堆積地貌—崩塌倒石堆[5]。

在區域內主要為落石及碎落現象。

7.2 滑坡

滑坡是指斜坡上的土體或者巖體,受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素影響,在重力作用下,沿著一定的軟弱面或者軟弱帶,整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現象[6]。

在區域內主要為由花崗巖風化殼、沉積巖殘坡積等構成,淺表層滑動。

7.3 沉陷與塌陷

公路下伏采空區,其上方巖土體在行車荷載、地表工程或者地下工程活動、水體蓄滲抽排等的作用下,由于不能承受地表荷載(包括公路自重作用)而失去平衡塌陷。

在區域內主要為采空區沉陷。公路位于張家洼鐵礦采空區區域,鐵礦采礦工藝及采空范圍不斷擴大導致鐵礦區易發生采空塌陷,查閱了解礦區地質背景及礦床成因等相關資料,做到精確處置,保障車輛和行人安全[7]。

8 處置措施

各種自然災害風險點發現后,應設置警示標志,提醒來往車輛和人員。

8.1 防治措施

劃定地質災害危險區,并予以公告;加強監管,禁止在地質災害危險區內爆破及從事其他可能引發地質災害的活動;加強警示、監測、巡查、預警、避讓等災害防范工作,制定突發地質災害應急預案;采取工程措施對地質災害隱患進行治理,盡早消除災害隱患;在強降雨、持續降雨、震動等易引發地質災害的情況下,應提前封鎖該路段,禁止人員及車輛通行,以確保安全。

8.2 工程措施

8.2.1 設置SNS 柔性防護網處置崩塌

清理邊坡坡面松動的風化巖或臨空面巖石,坡面設置SNS主動防護網,應用于X010這種巖層整體性不錯,僅有零星落石的路段,如圖5。

圖5 SNS主動防護網

主動防護系統是用以鋼絲繩為主的各類柔性網覆蓋或包裹在需防護的斜坡或危石上,以限制巖土體的風化剝落或破壞以及危岸崩塌[8-10]。

8.2.2 削坡減載處置崩塌

針對Y073崩塌現狀,削坡減載是保證邊坡穩定最有效且經濟的措施,崩塌嚴重的邊坡坡率采用 1∶1.5及以上,相對穩定的邊坡坡率采用1∶1～1∶1.5。

邊坡排水:設置截水溝、平臺排水溝、急流槽等排除地表水,防止地表水滲入土體影響邊坡的穩定。對坡體巖土較破碎的邊坡設置仰斜式排水孔排除地下水[11]。

8.3 滑坡處置

針對區域內出現的小型滑坡,采取以下措施:

(1)滑坡體的削方減載一般自上而下進行,每級臺階之間需要設置安全截留平臺,每級臺階根據巖土的性質確定刷坡坡度,將上部推移段的土體部分或者全部挖除,減小土體上部負載,減小推移力,從而促進滑坡體的穩定。

(2)坡面防護大體分為兩類,一類是恢復植被,比如人工植草、客土噴播等,通過恢復植被邊坡具有了抵抗暴雨沖刷的能力;另外一類是工程防護,主要指漿砌片石護坡、掛網噴射混凝土護坡、骨架護坡[12]。

8.4 沉陷與塌陷處置

道路采空區處置需做好采空區資料的收集及采空區穩定性評價,并充分考慮當地環境特點和工程地質條件。

借鑒國內煤炭采空區注漿法處理方法,在采空區影響范圍內按一定孔距均勻布設注漿孔,將水泥、粉煤灰漿液以高壓注入,漿液以填充、滲透和擠密的方式占據地層中的空洞及顆粒間或巖石裂隙中空隙位置,并將松散巖 (土) 顆?；蛄严赌z結起來,以改善地基的物理力學性質,采空區內的漿液結石體將阻止上覆巖層進一步塌陷冒落,保證公路安全[13-14]。

9 成果應用

根據“邊普查、邊應用、邊見效”的要求,制定災害處置方案,建立公路自然災害數據庫,強化風險點(段)動態精細化管理,形成公路自然災害風險分類分級預警與防治體系,全面提升交通行業防災減災救災能力水平,加強普查成果綜合研究,指導新建、改擴建公路工程規劃時盡量避開自然災害高風險區,從源頭降低公路災害風險。

10 結語

通過公路承災體普查,進一步摸清了濟南市萊蕪區風險隱患底數,查明重點路段抗災能力,客觀認識公路承災體自然災害綜合風險水平,為有效開展自然災害防治工作提供科學依據。