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《成都紡織高等專科學校學報》2015年第二期
研究次生災害造成交通設施破壞的原因,對于有針對性的采取對策、防災減災事業發展有積極的現實意義。地震崩塌及滑坡災害是汶川地震地質災害的主要形式,對區內公路、房屋等造成嚴重損毀[5]。地震時大量發生的崩塌、滑坡,以及地震后相當長時間內持續發生的泥石流等地質災害,在地質條件惡劣的地區,比一般地質情況的平原、丘陵,對道路交通的破壞和影響更為嚴重。下面具體分析下各種地震次生災害的成因。
1.1崩塌西部山區山高坡陡,大量斜坡坡度大于55°,為崩塌形成的理想地形條件。橫斷山區等地地質構造復雜,巖體被地質構造破碎,富含節理、裂隙面、巖層邊界、斷層等巖石脫離山體的邊界條件。同時山區巖體臨空面多,風化嚴重,進一步降低了巖體的強度和完整性。地震可以造成坡體巖土強度降低,結構及完整性破壞。地震時由于地殼的強烈震動,邊坡巖體中各種結構面的強度降低,同時由于水平地震力的作用,巖體的穩定性大大的降低,一般來說,地震烈度7度以上的山區都會誘發大量崩塌。一旦遇到地震大批的山石滾落而下,將原有道路的道路徹底砸毀,并堵塞了道路,造成搶通的困難。
1.2滑坡西部山區由于地方經濟和社會發展水平等原因,大量修建盤山公路,需要修建隧道的路段代以迂回展線路段。傍山公路采用高邊坡,邊坡坡率大,很多邊坡沒有防護工程,山體結構土石疏松,巖石裸露、風化嚴重,極易發生塌方、滑坡、路基滑塌等嚴重災害。西部山區里適合城鎮建設的平地是稀缺資源,為了獲取更多土地,人為地大量挖掉山的斜坡,貼著陡峭的山坡修建城鎮、道路等。自然斜坡的穩定性被破壞后,擴大了滑坡發生的概率。人工開挖邊坡,在坡體上部加載(如修建路堤、丟棄礦渣),改變了斜坡的外形和應力狀態,增加了下滑力,相對減少了斜坡的支撐力,從而容易引發滑坡。地震發生后不斷的余震使地震已經造成松動的山體出現大規模的山體滑坡等次生災害。汶川震區大量難以統計的溝谷、坡面型松散的物質都增加了泥石流爆發的幾率。汶川地震的破壞力之大,震松的泥土和震裂的山石量在中國歷史上可以說“前所未有”,結果震后安縣就產生了迄今為止在世界都堪稱規模巨大的滑坡。
1.3泥石流山區有適合泥石流發育的地形條件,地震造成的崩塌和滑坡制造出大量松散固體物資,一旦遇到暴雨,極易產生泥石流。在經歷地震之后,汶川地區的地質結構發生了明顯改變。2010年8月發生的泥石流,汶川地震災區德陽市綿竹市清平鄉和震中阿壩州汶川縣映秀鎮以及都江堰龍池鎮受災最為嚴重。除降雨量暴增這個誘因之外,地震是這次汶川泥石流爆發的主要因素。地震令當地的山體不穩定,暴雨極易誘發泥石流。山區地震造成的泥石流往往從震后第一個雨季開始,震害20年乃至更長時間都可能發生群發性泥石流,并造成災害。汶川地震災區在今后相當長的時期內,重大地質災害將主要表現為大規模群發性的泥石流,而為泥石流發生創造條件的主要是汶川地震所觸發的崩塌滑坡在坡麓和溝谷地帶形成的大量松散堆積物。地震崩塌滑坡,尤其是大型崩塌滑坡越為密集的地方,泥石流發生所需要的固體物源越為充分,爆發大規模群發性泥石流的可能性也就越大[6]。
2中國西部交通設施抗震對策
山區地震次生災害防治措施主要在于選線,遠離高陡斜坡,盡可能地采取隧道形式,就可以在很大程度上遠離崩塌。滑坡、泥石流等地質災害。
2.1崩塌邊坡坡度較陡的硬巖、風化碎裂高容易引起崩塌落石破壞,在崩塌風險的地區在道路選線時注意避讓。對于小型的危巖,首選的方案是清除,清方刷坡作為主動防護措施,能有效地減少崩塌造成的危害。有防護的邊坡產生崩塌破壞程度遠小于無防護的邊坡,采用錨桿、防護網、噴混凝土等方案加固邊坡。對于地震多發的山區要推廣使用主動防護網,施工期間不影響通車,綜合費用低,防災效果比較好。對于受危巖威脅的已有交通設施,可以采用落石槽、攔石網、明洞等進行防護。明洞作為被動防護措施,能夠有效地引導或者避讓崩塌災害與段落,但是其工程造價較高,施工工期較長,難度較大,在選取此項防治措施時需要充分考慮經濟效益和社會效益。汶川地震中都汶路徹底關大橋搶通方式是用約4萬方土石堆砌起來的新路堤與斷橋兩頭合龍,類似情況也常見。路堤搶通修復容易,有崩塌風險的地區橋梁引橋不宜過長,采用路堤形式或隧道形式更好。
2.2滑坡對道路地質災害進行充分的地質災害評估,對大型滑坡災害點和隱患點重新進行選線,采取繞避方案。在道路重建選線中盡量采用半幅路半幅橋的方案通過峽谷區,盡量避免大量開挖邊坡,誘發大規模滑坡。常規滑坡處理辦法是刷方防排水工程、減載護坡、抗滑樁等。排除地表水,可在滑坡體的集匯水部位修建排水溝,在滑坡體后緣及兩側修環形截水溝,在滑坡體上修排水溝,或順坡向修排水溝。排除地下潛水,可采用鉆孔(打垂向孔、斜向孔、水平孔等)排水[7]。對于那些因坡角太陡,而形成重力卸荷型的土體滑坡可將滑坡體后緣土體削去一部分,使斜坡的坡角變緩,同時使上部重量減輕。斜坡的坡面可采用漿砌骨架或三維網(如:土工格柵等)進行防護,這樣可保持斜坡穩定[7]。對某些規模較大的滑坡體,在擋土墻難以奏效的情況下,可在滑坡體的前緣或其他適當部位設置抗滑樁,或采用樁墻結合,實現擋土效果。采用錨索與抗滑樁相聯合的抗滑結構治理滑坡,抗滑樁樁身插入穩定層后,在錨索的作用下,其受力狀態更加合理,樁身內力有一定降低,可以減小樁身截面尺寸和配筋量。尤其是對大型滑坡的治理,其經濟效益尤為明顯。同時可以采用預應力錨索結構,治理效果更佳。
2.3泥石流中國西南山區一直是泥石流高發地區。汶川地震后四川省發生了多次特大泥石流,一定要給予高度重視。鑒于震后泥石流發生的長期性,要減少泥石流對交通設施的損壞,首先方案是選線時予以避讓。泥石流治理應遵循全面規劃、綜合治理,以工程治理為主、生態環境保護與工程治理相結合,以攔為主、確保足夠攔沙庫容、攔排結合,以治溝為主、治溝和治坡相結合的基本原則[8]。泥石流治理最主要的工程措施有構筑攔擋壩、防護堤及排導槽[9]。對于公路而言泥石流治理的根本目的在于確保公路建構筑物的安全與穩定、使公路交通得以有序進,使泥石流體能夠快速穿越橫亙泥石流溝的公路是公路泥石流治理關心的核心問題。因此泥石流地區道路往往采用無墩大跨高橋或者隧道的方案跨越泥石流溝。
3結語
中國西部山區地震對交通設施的影響和破壞比較嚴重,本文列舉了地震對交通設施造成的間接破壞的類型,分析了其原因,并闡述了工程對策。通過有針對性措施,可以有效減少西部山區交通設施的震害。
作者:王文奇 李麗 王澤 周曉文 徐松 單位:西華大學建筑與土木工程學院 西南交通大學土木工程學院 都江堰市城鄉建設局 中國市政工程西南設計研究總院