地震次生灾害对西部山区交通设施的破坏及其对策

王文奇，李　丽，王　泽 ，周晓文 ，徐　松

(1.西华大学建筑与土木工程学院 ，四川成都610039； 　　2.西南交通大学土木工程学院， 四川成都610031 ；　　3.都江堰市城乡建设局 ，四川成都611830；　　　　　4.中国市政工程西南设计研究总院 ， 四川成都610081)



地震次生灾害对西部山区交通设施的破坏及其对策

王文奇1，2，李丽1，王泽1，周晓文3，徐松4

(1.西华大学建筑与土木工程学院 ，四川成都610039； 2.西南交通大学土木工程学院， 四川成都610031 ；3.都江堰市城乡建设局 ，四川成都611830；4.中国市政工程西南设计研究总院 ， 四川成都610081)

摘要本文列举了中国西部山区地震次生灾害对交通设施造破坏的类型，分析崩塌、泥石流、滑坡产生的原因，并且从各方面分析了解决问题的方法，以提高交通设施的抗震能力。通过针对性措施，可以有效减少地震对西部山区交通设施的损坏。

关键词地震交通设施损坏对策

中国西部山区较多，山区地震容易造成崩塌、滑坡、泥石流等次生灾害，山区交通设施的震害尤为严重。

本文主要以汶川地震(2008年)、芦山地震(2013年)、鲁甸地震(2014年)为例，阐述在西部山区交通设施较为严重甚至特有的震害，同时提出抗震的对策。

1地震次生灾害造成的交通设施损坏

2008年5月12日,中国四川省汶川地震(以下简称汶川地震)发生在龙门山活动断裂带[1]。汶川地震至少震中地区周围的16条国道省道干线公路和宝成线等6条铁路中断，电力、通信、供水等系统大面积瘫痪。震害如此严重，与此次地震发生在山区，同时震区经济水平有限，交通设施抗震能力有限有很大关系。

汶川地震引发了罕见的大量崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生灾害,严重损坏了道路交通设施。

汶川地震触发的滑坡、崩塌、泥石流达15000余处,地质灾害隐患点万余处[2]。

1.1崩塌造成的交通设施损坏

据不完全统计,本次大地震直接诱发近千余处大型滑坡崩塌,并以阻断交通、砸毁车辆、掩埋城镇和村庄、阻断河流等成灾方式危害灾区人民的生命和财产安全,对山区城镇、村庄、道路和水利水电工程以及通讯设施等造成严重破坏[3]。

在芦山地震中，也由于崩塌造成多处道路中断。下图是芦山地震中被崩塌落石造成中断的道路。

图1　芦山地震崩塌造成道路中断

山区地震造成的崩塌体砸坏桥梁的情况在汶川地震中很突出，同时地震后持续发生的崩塌还会造成桥梁损坏。2009年7月25日，崩塌的巨石砸毁国道213线致使汶川段彻底关闭大桥，造成一百米的桥面坍塌。

1.2滑坡造成的损坏

发生在山区的强震事件都会引发滑坡, 且多为快速远程滑坡, 滑动中产生气浪, 冲击力强, 破坏性大[4]。

汶川地震和芦山地震中大量的临山建筑和公路被毁就是滑坡造成的。汶川地震中滑坡崩塌造成了大量道路中断，很多重灾区成为了 “孤岛”。都江堰至汶川公路是汶川地震抗震救灾的生命线，被滑坡掩埋。下图是2008年5月14日新华社航拍的地震后都汶路被滑坡掩埋。

图2　汶川地震滑坡造成道路中断

1.3泥石流造成的破坏

大地震发生后数年乃至数十年，震区都会发生泥石流。在震后两年，汶川地震重灾区发生了都江堰龙池“8.13”、绵竹清平“8.13”和汶川映秀镇“8.14”等群发性泥石流。下图是清平道路被泥石流破坏的情况。

图3　汶川地震后发生泥石流造成道路中断

2地震次生灾害造成的交通设施损坏

研究次生灾害造成交通设施破坏的原因，对于有针对性的采取对策、防灾减灾事业发展有积极的现实意义。

地震崩塌及滑坡灾害是汶川地震地质灾害的主要形式，对区内公路、房屋等造成严重损毁[5]。地震时大量发生的崩塌、滑坡，以及地震后相当长时间内持续发生的泥石流等地质灾害，在地质条件恶劣的地区，比一般地质情况的平原、丘陵，对道路交通的破坏和影响更为严重。下面具体分析下各种地震次生灾害的成因。

2.1崩塌

西部山区山高坡陡，大量斜坡坡度大于55°，为崩塌形成的理想地形条件。横断山区等地地质构造复杂，岩体被地质构造破碎，富含节理、裂隙面、岩层边界、断层等岩石脱离山体的边界条件。同时山区岩体临空面多，风化严重，进一步降低了岩体的强度和完整性。

地震可以造成坡体岩土强度降低，结构及完整性破坏。地震时由于地壳的强烈震动，边坡岩体中各种结构面的强度降低，同时由于水平地震力的作用，岩体的稳定性大大的降低，一般来说，地震烈度7度以上的山区都会诱发大量崩塌。一旦遇到地震大批的山石滚落而下，将原有道路的道路彻底砸毁，并堵塞了道路，造成抢通的困难。

2.2滑坡

西部山区由于地方经济和社会发展水平等原因，大量修建盘山公路，需要修建隧道的路段代以迂回展线路段。傍山公路采用高边坡，边坡坡率大，很多边坡没有防护工程，山体结构土石疏松，岩石裸露、风化严重，极易发生塌方、滑坡、路基滑塌等严重灾害。

西部山区里适合城镇建设的平地是稀缺资源，为了获取更多土地，人为地大量挖掉山的斜坡，贴着陡峭的山坡修建城镇、道路等。自然斜坡的稳定性被破坏后，扩大了滑坡发生的概率。人工开挖边坡，在坡体上部加载(如修建路堤、丢弃矿渣)，改变了斜坡的外形和应力状态，增加了下滑力，相对减少了斜坡的支撑力，从而容易引发滑坡。

地震发生后不断的余震使地震已经造成松动的山体出现大规模的山体滑坡等次生灾害。汶川震区大量难以统计的沟谷、坡面型松散的物质都增加了泥石流爆发的几率。汶川地震的破坏力之大，震松的泥土和震裂的山石量在中国历史上可以说“前所未有”，结果震后安县就产生了迄今为止在世界都堪称规模巨大的滑坡。

2.3泥石流

山区有适合泥石流发育的地形条件，地震造成的崩塌和滑坡制造出大量松散固体物资，一旦遇到暴雨，极易产生泥石流。在经历地震之后，汶川地区的地质结构发生了明显改变。2010年8月发生的泥石流，汶川地震灾区德阳市绵竹市清平乡和震中阿坝州汶川县映秀镇以及都江堰龙池镇受灾最为严重。除降雨量暴增这个诱因之外，地震是这次汶川泥石流爆发的主要因素。地震令当地的山体不稳定，暴雨极易诱发泥石流。山区地震造成的泥石流往往从震后第一个雨季开始，震害20年乃至更长时间都可能发生群发性泥石流，并造成灾害。

汶川地震灾区在今后相当长的时期内, 重大地质灾害将主要表现为大规模群发性的泥石流，而为泥石流发生创造条件的主要是汶川地震所触发的崩塌滑坡在坡麓和沟谷地带形成的大量松散堆积物。地震崩塌滑坡, 尤其是大型崩塌滑坡越为密集的地方, 泥石流发生所需要的固体物源越为充分, 爆发大规模群发性泥石流的可能性也就越大[6]。

3中国西部交通设施抗震对策

山区地震次生灾害防治措施主要在于选线，远离高陡斜坡，尽可能地采取隧道形式，就可以在很大程度上远离崩塌。滑坡、泥石流等地质灾害。

3.1崩塌

边坡坡度较陡的硬岩、风化碎裂高容易引起崩塌落石破坏,在崩塌风险的地区在道路选线时注意避让。

对于小型的危岩，首选的方案是清除，清方刷坡作为主动防护措施，能有效地减少崩塌造成的危害。有防护的边坡产生崩塌破坏程度远小于无防护的边坡，采用锚杆、防护网、喷混凝土等方案加固边坡。对于地震多发的山区要推广使用主动防护网，施工期间不影响通车，综合费用低，防灾效果比较好。

对于受危岩威胁的已有交通设施，可以采用落石槽、拦石网、明洞等进行防护。明洞作为被动防护措施，能够有效地引导或者避让崩塌灾害与段落，但是其工程造价较高，施工工期较长，难度较大，在选取此项防治措施时需要充分考虑经济效益和社会效益。

汶川地震中都汶路彻底关大桥抢通方式是用约4万方土石堆砌起来的新路堤与断桥两头合龙，类似情况也常见。路堤抢通修复容易，有崩塌风险的地区桥梁引桥不宜过长，采用路堤形式或隧道形式更好。

3.2滑坡

对道路地质灾害进行充分的地质灾害评估，对大型滑坡灾害点和隐患点重新进行选线，采取绕避方案。在道路重建选线中尽量采用半幅路半幅桥的方案通过峡谷区，尽量避免大量开挖边坡，诱发大规模滑坡。

常规滑坡处理办法是刷方防排水工程、减载护坡、抗滑桩等。排除地表水，可在滑坡体的集汇水部位修建排水沟，在滑坡体后缘及两侧修环形截水沟， 在滑坡体上修排水沟， 或顺坡向修排水沟。排除地下潜水，可采用钻孔(打垂向孔、斜向孔、水平孔等) 排水[7]。对于那些因坡角太陡，而形成重力卸荷型的土体滑坡可将滑坡体后缘土体削去一部分，使斜坡的坡角变缓， 同时使上部重量减轻。斜坡的坡面可采用浆砌骨架或三维网(如:土工格栅等)进行防护，这样可保持斜坡稳定[7]。对某些规模较大的滑坡体，在挡土墙难以奏效的情况下，可在滑坡体的前缘或其他适当部位设置抗滑桩，或采用桩墙结合，实现挡土效果。

采用锚索与抗滑桩相联合的抗滑结构治理滑坡,抗滑桩桩身插入稳定层后,在锚索的作用下,其受力状态更加合理,桩身内力有一定降低,可以减小桩身截面尺寸和配筋量。尤其是对大型滑坡的治理,其经济效益尤为明显。同时可以采用预应力锚索结构，治理效果更佳。

3.3泥石流

中国西南山区一直是泥石流高发地区。汶川地震后四川省发生了多次特大泥石流，一定要给予高度重视。鉴于震后泥石流发生的长期性，要减少泥石流对交通设施的损坏，首先方案是选线时予以避让。

泥石流治理应遵循全面规划、综合治理,以工程治理为主、生态环境保护与工程治理相结合,以拦为主、确保足够拦沙库容、拦排结合,以治沟为主、治沟和治坡相结合的基本原则[8]。泥石流治理最主要的工程措施有构筑拦挡坝、防护堤及排导槽[9]。

对于公路而言泥石流治理的根本目的在于确保公路建构筑物的安全与稳定、使公路交通得以有序进，使泥石流体能够快速穿越横亘泥石流沟的公路是公路泥石流治理关心的核心问题。因此泥石流地区道路往往采用无墩大跨高桥或者隧道的方案跨越泥石流沟。

4结语

中国西部山区地震对交通设施的影响和破坏比较严重，本文列举了地震对交通设施造成的间接破坏的类型，分析了其原因，并阐述了工程对策。通过有针对性措施，可以有效减少西部山区交通设施的震害。

参考文献

[1]Deng Q D, Chen G H, Zhu A L. Discussion of rupture mechanisms on the seismogenic fault of the 2008 Ms8.0 Wenchuan earthquake. [J].Science CHINA,2011(9):1360-1377.

[2]殷跃平.汶川八级地震地质灾害研究[J].工程地质学报,2008(4):3-12.

[3]崔鹏,韦方强,等.汶川地震次生山地灾害及其减灾对策[J].科技赈灾,2008 (4):317-323.

[4]张永双,雷伟志,等.四川5.12地震次生地质灾害的基本特征初析[J].地质力学学报,2008(2):109-116.

[5]唐永建，庄卫林，等.“5·12”汶川大地震四川灾区公路应急调查与抢通[M]. 北京：人民交通出版社，2008：1-15.

[6]黄润秋. 汶川地震地质灾害后效应分析[J].工程地质学报.2011(2):145-151.

[7]彭小云. 不让巨灾添“新伤”——地震引发的次生地质灾害防治[J].国土资源导刊,2013(5):33-35.

[8]马东涛.舟曲8.80特大泥石流灾害治理之我见[J].山地学报.2010(5):635-640.

[9]Lien H P. Design of slit dams for donrtolling stony debris flows [J].International Journal of Seliment Research,2003(1):74-87.

中图分类号：U4

文献标志码：A

通讯作者：李丽(1975-)，女，博士，副教授，研究方向：桥梁工程。

基金项目：西华大学重点科研 Z0820605。

收稿日期：2014-9-24