公路坡面泥石流病害工程治理实例研究

钱军吏

云南地质工程勘察设计研究院，云南昆明 650041

1 坡面泥石流的形成原因以及特征

通过对坡面泥石流的形成原因以及类型进一步了解，目的在于能够更加全面深入的了解坡面泥石流，有利于更好地治理公路坡面泥石流。

1.1 坡面泥石流的形成原因

坡面泥石流的形成原因十分复杂，主要可以从地质构造条件、物质条件、地形地貌条件、天气条件这几个方面讨论。坡面泥石流的形成原因是由于这几个方面相互作用形成的，也正是这几个条件使坡面泥石流的发生更具有普遍性与破坏性[1]。通常坡面泥石流形成的地质构造较为复杂，新构造运动强烈，由此造成了地表岩层的破裂、滑坡、岩崩等地质现象，为泥石流的发生提供了有力的条件。泥石流的形成通常是由于岩土层的破碎，风化强烈，给泥石流的发生提供了固体物质的基础。坡面泥石流的形成同样也离不开地区的地形地貌，山体落差较大，为泥石流提供了一定的动能。其中区域暴雨是导致坡面泥石流的主要原因，大暴雨会导致山体滑坡，使坡面的固体物质减少，泥石流无法得到相应的控制。同时，过于频繁的人为活动也会加大坡面的水土流失，为泥石流创造条件。

1.2 坡面泥石流的特征

坡面泥石流的特征主要体现在岸坡坡度倾斜角度大，与现代河床的有一定的高度差。并且在山体的上部基岩风化物和堆积物不断地补充到岩堆体中，一旦发生大面积的降雨、降雪或者冰块融化，会引起水土融合，进而引起土体滑动，形成坡面泥石流。坡面泥石流大多发生在自然山坡上，其形态呈现条状或者片状，无明显的沟槽，即使有沟槽，但大多发育不完善，无明显的流通段。

2 坡面泥石流的类型

根据固体物质的补给方式，坡面泥石流主要分为溜坍型坡面泥石流、冲蚀型坡面泥石流、滑坡型坡面泥石流。

2.1 溜坍型坡面泥石流

溜坍型坡面泥石流是在连续的暴雨过后，由山坡或者是浅层溜坍造成的泥石流现象，当此类泥石流爆发后，一次固体物质冲刷量大概在1000m3以下，并且冲刷的物质内含有大量的植物残体[2]。此种类型的坡面泥石流大多发生在被砍伐掉树木以及杂草、灌木覆盖的陡坡上。此类泥石流形成的原因可能是由于过于频繁的人为活动，造成坡面土壤的固体物质大量减少，无法承受暴雨的冲刷。

2.2 冲蚀型坡面泥石流

冲蚀型坡面泥石流是暴雨冲刷斜坡上的松散土壤造成的泥石流现象。此类泥石流大多发生在山坡坡面分布有较厚的土层以及破碎的风化岩石。在大暴雨发生时，地表被冲刷成陡坡松散土体，造成泥石流的发生。由于冲蚀型坡面泥石流沟大多为槽型浅沟，在进行勘测工作时，极易被认为是清水沟，进而导致在建设完公路之后，泥石流爆发，淤堵小桥涵，引起更大的危害。

2.3 滑坡型坡面泥石流

滑坡型坡面泥石流是一种在暴雨作用下，由崩塌、浅层滑坡直接造成的坡面泥石流现象。此类泥石流，一次冲刷的固体物质在1000m3以上，具有很强的破坏力。在大暴雨期间，滑坡转化为坡面泥石流主要有两种状况，一种是斜坡滑动岩土体水量增多，导致岩土体组织结构造成了破坏。另有一种是岩土体风化、斜坡松散和大量流水混合，形成了泥石流。此类泥石流大多出现在大型和地段性中型的断裂破碎带地段以及岩土破碎的地段。

3 公路坡面泥石流病害工程治理方案

通过对坡面泥石流的形成原因、类型、特征有一定的研究，以天山公路为例，总结出相应的公路坡面泥石流病害工程治理方案，以保障公路的运行安全。

3.1 抗冻融技术方案

由于天山地区处于我国的西北部，较为干旱，温差悬殊，气温早晚变化程度大，环境较为恶劣，并且冬季持续时间长达3～6个月之久。由于漫长的冬季，给公路工程的建设带来了很多的问题。例如，混凝土结构在此种天气条件下受到强烈冻融作用而寿命减少。混凝土受到冻融作用后，会出现表面剥落、强度下降、内部开裂等现象[3]。因此，需要提高公路的抗冻融性能，以防范泥石流的发生。抗冻融性能与其自身的紧密性、抗裂性有十分密切的关系，目前采用掺入纤维的方法，提高混凝土的抗裂性以及紧密性，使混凝土的抗冻融性能大大提高。掺入煤粉等活性材料也可以达到这个效果，还可以节约水泥，减少混凝土的裂缝，提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的抗冻融性能。但是在实际情况中，要根据实际情况采用不同的方案。由于天山公路的工程量大所需原材料数目较大，因此，在进行公路工程的建设之前，需要根据天山公路的特点，研究出多套方案，必须从经济利益的角度，选取一种合适的外加剂配合比的方案。如果遇到特殊路段，需要采用强度较大的混凝土。

3.2 速流结构设计方案

速流结构指的是能够快速运输、排泄泥石流的一种工程结构，主要由八字形的汇流槽以及上凹弧形的纵横截面的速流槽组成。汇流槽侧墙的高度、长度、厚度以及与泥石流形成的夹角需要根据实际情况的泥石流形态以及泥石流的冲击力大小决定[4]。速流槽最好使用顺直的形状，便于泥石流快速的进行排出。此外，速流槽的宽度、汇流槽侧墙的高度以及厚度、下凹弧度的大小等则需要根据泥石流的流量、流速等决定。泥石流速流槽的支柱主要分为混凝土柱和灌注桩这两种，在实际的速流结构中，常常使用灌注桩和速流槽一起浇筑的形式，使速流结构更加坚固。但是，速流结构的设计并不适用于所有的泥石流治理方案，其具有一定的使用条件。第一，泥石流沉积区比较宽广、冲击力度比较大的沟谷型泥石流；第二，公路从泥石流的沉积区横向穿越；第三，泥石流沟的沉积区纵向比不小于12%；第四，泥石流沟前的主河谷具有较强的排泄能力，能够及时对泥石流进行处理。此外，泥石流对于速流结构容易产生较大的腐蚀作用，在进行设计速流结构时，同时也需要设计相应的抗磨蚀结构以及抗冻融结构，以提高速流结构的使用寿命，更好地进行泥石流治理工作。

3.3 泥石流隧道技术方案

泥石流隧道是指采用隧道的方式，使公路从泥石流堆积体内进行横向穿越的工程治理结构。当泥石流隧道建成以后，泥石流从隧道的顶部进行宣泄，以确保公路交通不受影响，还能够有序进行工作，此类方案对于公路穿越大型的泥石流沉淀区十分有效[5]。在进行泥石流隧道设计中需要注意：其一，泥石流隧道的洞口位置，应该设置在泥石流体在洞口段的侧向流动；其二，洞身位置，应该设置在泥石流隧道外侧的江河岸坡的再造带内侧；其三，泥石流隧道结构，应该增强隧道结构的整体强度，提高顶部的耐磨性，加强排水能力。在泥石流隧道的内侧应该设置相应的泄水孔，或者是设置与隧道平行的泄水洞；其四，泥石流隧道建造材料应使用钢筋混凝土，可以采用混凝土现浇，承受压力较大的部分可以采用钢筋混凝土，以确保结构的稳定性。

3.4 拦渣坝技术方案

拦渣坝技术是治理泥石流的主要工程措施之一，一般在泥石流的形成区以及流通区沟谷内进行建造。拦渣坝选址原则包括：其一，根据泥石流的治理目的以及要求选择相应的坝址，便于实现总目标。其二，拦渣坝的地址选择在坝肩足够高、上游沟段平缓的地方，便于修筑的工程量，降低工程的造价，增加经济效益。其三，拦渣坝的选址最好选择在支沟和弯道的下游，避开集水槽以及冲沟，避开在老的、容易崩塌的滑坡体上建立拦渣坝。其四，拦渣坝的选址还应该符合公路、铁路、水利以及城建等部门的相关规定，避开不宜建立坝的地质构造地区。

4 结语

综上所述，坡面泥石流是由地质构造特殊、岩土层破碎、山坡落差高度大、人为活动复杂等多方面的原因，相互影响造成坡面泥石流的爆发。坡面泥石流具有十分强的破坏力，不仅会影响公路的使用，严重时可能会影响到人们的生命安全。因此，需要得到人们的重视，对其进行相应的预防以及治理工作。通过对天山公路的实例研究，总结出一套行之有效的公路坡面泥石流病害工程治理方案，保证公路的运行安全。

[1] 黄勇, 胡盛, 卫晓.天山公路坡面泥石流病害工程治理实例研究[J].公路, 2012（5） ：95-98.

[2] 陈洪凯, 刘涛, 唐红梅,等.新疆天山公路北段泥石流病害形成机制与治理[C]// 中国地质学会2007年生态环境脆弱区工程地质学术论坛,2014：471-476.

[3] 石晋旭.新疆天山公路泥石流病害机理与防治[D]重庆： 重庆交通大学, 2017.

[4] 姚一江.坡面泥石流的类型、分布规律及防治[J].中国水土保持, 2011（9） ：24-25.

[5] 姚一江.对山坡坡面泥石流的分析及控制[J].公路, 2011（4） ：13-17.