川藏公路102道班滑坡整治保通工程实践与效果分析

杨天军

(交通运输部科学研究院， 北京市 100013)

西南高山峡谷区由于高寒、高地应力、滑坡类型复杂等问题，交通干线工程建设中滑坡灾害问题尤其突出。川藏公路穿越世界上地质作用最强、地形高差最大的雅鲁藏布江大峡谷区段和海拔最高的高原，公路工程沿线地质灾害类型多样、爆发频繁、危害巨大，对交通安全和人民生命财产造成严重威胁。102道班是沿线具有代表性的滑坡路段，虽然经历了多次防御和整治改建，先后多次提出了整治规划、设计方案。但由于均为临时性公路保通工程，没有设置防治滑坡灾害的针对性治理措施。加上受投资及施工条件限制，整治工程仍未达到彻底根治的目的。雨季经常泥石流冲毁或淤埋公路，使得102路段仍时常中断交通，成为影响川藏公路交通安全的隐患点之一。开展102道班滑坡灾害整治工程的总结、评价和研究，不仅可指导102道班滑坡灾害的防御工作，也有助于川藏公路滑坡灾害防御水平的整体提高。

1 滑坡综合整治方案及方案比选

1.1 综合整治方案介绍

中科院成都山地所、西藏交通科研所在对102道班滑坡特征调查的基础上，提出了多种滑坡综合整治方案，结合102道班实际和应用情况，介绍具有代表性的5个方案，具体如下。

(1) 上线绕避方案

方案规划在102滑坡群以上的较稳定地带，重新开辟一条线路，使其能够较长期地避开102滑坡群的危害，从而达到公路安全运营的目的。

(2) 过河绕行方案

为了使线路长期避开102道班滑坡的危害及影响，规划在滑坡的对岸(帕隆藏布左岸)坡地新开辟一条线路，并新建两座桥梁与原线路连接，从而达到该段线路安全运营的目的。

(3) 原线保通整治方案

对原线路的整治改建原则主要以治水、稳沟、固坡为重点，改变现有线路的线形与等级，提高线路的抗灾防灾能力。

(4) 沿江架设顺河桥方案

该方案的主要指导思想与过河绕行方案基本一致。为了使线路避开102道班滑坡的直接危害及影响，在滑坡的前部(帕隆藏布右岸滩地)架设高架线路，从而达到该段线路安全运营的目的。

(5) 隧道工程方案

从滑坡后部新建隧洞，彻底避开滑坡的危害。隧道方案可以达到一次绕避、不留后患、无潜伏病害的目的。

1.2 方案比选

对以上5种整治方案对比，其优缺点如表1所示。

表1 5种整治方案优缺点对比

由表1可知：在满足西藏国道技术标准的防灾、抗灾能力下，原线保通整治工程方案有关技术经济指标较为合理；工程技术成熟，易于施工。隧道工程方案优点亦比较突出，在经济技术条件许可的情况下，是一个较优的方案。

2 102道班滑坡稳定性评价

102道班滑坡在1991年快速滑动后，其稳定性发生了较大的变化。随着坡体结构、形态、能量及影响因素的不断改变，滑坡的稳定状态也随之处于不断变化中。经多年观测，102道班滑坡整体处于基本稳定状态，滑坡主轴剖面如图1所示，下文对102道班滑坡进行稳定性计算。

图1 102道班滑坡计算剖面图(单位：m)

计算采用极限平衡方法，其稳定性计算公式如下：

(1)

(2)

式中：K为稳定系数；Ri为作用于第i块段抗滑力(kN/m)；Ti为作用于第i块段滑动面上的滑动分力(kN/m)；Rn为作用于第n块段的抗滑力(kN/m)；Tn为作用于第n块段的滑动面上的滑动分力(kN/m)；ψi为第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块段时的传递系数(j=i)。

经综合分析，影响公路以上坡体部分稳定性的主要因素为地下水。根据滑坡体饱水程度，选定3种工况计算评价滑坡稳定性：① 天然状态；② 饱水状态；③ 饱水状态+地下动水压力。

当地属Ⅷ度地震烈度区。按照JTG B02-2013《公路工程抗震规范》要求，在高烈度地震区，应考虑地震力的作用，将作用于滑坡体重心处的水平地震力引入计算。计算时将水平地震力分解为平行滑面与垂直滑面两个方向。

坡体水平地震荷载计算公式为：

Ehs=CiCzKhW

(3)

式中：Ci为重要修正系数，Ⅲ级公路上的重点工程取值为1.0；Cz为综合影响系数，取Cz=0.25；Kh为Ⅷ度地震，取Kh=0.2;W为滑坡体自重。

将各系数代入式(3)得：Ehs=CiCzKhW=1.0×0.25×0.2W=0.05W。

计算中滑坡体重度天然状态下取21.0 kN/m3，饱水条件下取22 kN/m3。c、φ值结合滑坡当时活动状况确定选用参数：在天然条件下取c=20 kPa、φ=30°；饱水条件下取c=15 kPa、φ=29°。

计算结果表明：102滑坡群2号滑坡体在不同工况下，滑坡的稳定性不同：

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(1) 滑体在天然状态下不考虑地下水影响条件时，稳定系数K=1.206，滑坡处于基本稳定状态。

(2) 滑体在饱水状态下不考虑地下水动水压力条件时，稳定系数K=1.126，滑坡处于基本稳定状态。

(3) 在滑坡体饱水状态下，并考虑地下水动水压力条件时，稳定系数K=1.061，滑坡处于蠕动挤压变形状态。

(4) 滑体在天然状态下，考虑水平地震荷载，稳定系数K=1.08，滑坡处于蠕动挤压变形状态。

(5) 滑体在饱水状态下，考虑水平地震力条件，稳定系数K=1.008，滑坡处于极限平衡或不稳定状态。

3 原线保通整治工程实践

3.1 保通工程实施情况

为了改善102道班滑坡路段的通行条件，提高公路的通行能力，交通部门采用了原线保通整治方案。整治工程主体包括两部分：① 适当减重卸载，并配以大量截排水工程减少地表水入渗，增加滑坡体稳定性；② 采用锚索肋板挡墙等支挡工程稳固滑坡。滑坡治理共使用768根锚索，绝大多数布置在滑坡中、下部的公路内外边坡。锚索设计长度25～50 m，设计拉力为600 kN，锚索孔径135 mm，钻孔俯角15°。一般填方路段以锚索肋板挡墙处理路基外边坡并稳固滑坡；半挖半填路段以预应力锚索肋板挡墙分别稳固路基内、外边坡并加固滑坡，如图2所示。此外，在滑坡前部布置了抗滑桩2根，前缘修筑了防冲挡水墙。

3.2 工程的遥感分析

从IKONOS遥感影像可以看出：经过保通工程实施，总体上102道班滑坡左侧、中部、右侧锚索肋板墙清晰可见，有效缓解了滑坡岩土体的下滑，路基上部边坡植被得到了恢复。但仍然还存在以下问题：① 滑体左侧地表变形强烈，部分掩埋或破坏了支挡结构；② 滑体中后部卸荷减载台阶基本变形或消失；③ 滑坡前缘挡墙已变形破坏。

图2 102道班滑坡段整治工程锚索布置形式(单位：cm)

3.3 工程评价

经过整治后，102道班滑坡的整体稳定性提高，直至目前，未发现滑坡整体复活或大规模变形迹象。但是，该工程仍未彻底解决102道班滑坡对公路的危害，随着时间的推移，一些问题将日益突出。

(1) 受投资及施工条件的限制，治理工程主要集中在滑坡的前部，对滑坡后部及高陡的后壁基本未设置工程。近年来，滑坡左后部在降雨作用下发育了次级滑动并不断向后扩展，滑动物质碎屑化后堆积于公路，对公路造成危害。

(2) 由于坡面防护工程、沟道工程及排水工程的缺乏，破碎的滑坡体表面发育大量冲沟，在雨季时发育小型泥石流冲毁或淤埋公路，造成102道班路段仍时常中断交通。

(3) 在雨水等自然作用下，坡面物质不断流失，局部肋板锚索所支挡的坡体松散物质随水沿桩板底流失，造成桩板内被掏空，锚索外露，锚索与桩板逐渐丧失支护作用。

4 隧道工程实施实践

4.1 隧道工程内容

随着国家对西藏交通投入的不断增加，对102道班滑坡也提出了采用从滑坡后部隧洞通过的方案，以期彻底避开滑坡的危害。施工中的下穿隧道为单洞双向行驶车道，全长1 731 m，属傍山长隧道，按40 km/h二级公路标准设计，内轮廓净宽9.00 m，净高5.00 m。下穿隧道洞身从102道班滑坡后缘滑床以下通过，并穿过102道班滑坡西侧山脊。

4.2 隧道方案实施

(1) 隧道地质灾害特征

隧道洞身平面上从102道班滑坡两侧斜坡通过滑坡体，纵向上从滑坡中后缘滑床以下通过，修筑于滑床以下厚65～170 m的花岗片麻岩体或花岗片麻岩断层破碎带中。102道班滑坡基本对隧道影响不大。隧址区内主要在进出口段发育滑坡、泥石流、潜在不稳定斜坡等山地灾害。102东沟及102西沟纵坡降大，冲沟上游为冰川雪山，且102平台以上已接近雪线。在发生大规模降雪天气下，有可能发生雪崩，直接影响102隧道进口出口安全。

(2) 隧道出口段工程地质评价与建议

① 隧道出口段线路横穿102西沟泥石流沟后，斜穿不稳定坡体，与坡体呈50°～55°斜交而出。隧道开挖偏压大，易使洞壁内边坡潜在不稳定坡体发生整体失稳滑移。建议隧道出口段从102西沟至洞门段采用明洞通过，对出口处潜在不稳定斜坡采用抗滑挡墙或抗滑桩进行支挡；② 明洞开挖前，应在明洞洞顶设置导流槽，做好102西沟排导措施。潜在不稳定斜坡段明洞大开挖前，应对潜在不稳定斜坡以上的边坡采用抗滑挡墙或抗滑桩进行支挡。建议按1∶1.5坡率进行放坡并采取适当的防护措施；③ 隧道进洞后的浅埋段，围岩为散体结构的第四系冰碛层碎石类土或断层破碎带。且洞顶埋深较浅，隧道开挖时围岩易发生坍塌。开挖前应做好超前支护；④ 102隧道开工建设过程中，历经隧道大量突水、突泥等病害过程，采用长导管全断面注浆、隧道纵向设置双侧排水沟等施工工艺。针对项目技术复杂性和安全重要性特点，及时对隧道进行超前地质预报，全天候不间断进行跟踪检查。

5 结语

介绍了102道班滑坡灾害的整治过程，对提出的5个综合整治方案，进行了对比分析，并对原线保通方案和隧道工程方案进行了详细介绍。重点分析这两个方案实施过程的效果和工程灾害对策建议。项目研究成果有助于川藏公路滑坡灾害防御水平的整体提高，可有效减少灾害对交通运输的影响，对西藏其他地区的公路建设具有指导和借鉴意义。