延延高速公路地質(zhì)災害危險性評估及防治措施.doc

延延高速公路地質(zhì)災害危險性評估及防治措施摘要：介紹了延（安）延（川）水關高速公路地質(zhì)災害危險性評估方法，采用以環(huán)境地質(zhì)條件背景定性、以工程沿線地質(zhì)災害種類、災害點平均密度、災害分布長度比例等三個量化指標，結(jié)合預測評估確定的危險程度，定性與定量相結(jié)合確定擬建工程沿線地質(zhì)災害危險性等級，并以此提出防治措施和建議。關鍵詞：地質(zhì)災害 滑坡 崩塌 采空區(qū) 危險性評估 防治措施1.建設工程概況延安至延川（陜晉界）高速公路是陜西省“2637”高速公路網(wǎng)規(guī)劃中的7條橫向線之一，延水關至吳起高速公路的東段部分，路線全長116.67公里。設計行車時速為80100km/h，路基寬度24.5m，擬建橋梁178座，總長45326.2m，占路線總長的 38.85%；隧道15座，28464m（以單洞計），占路線總長的12.2%。調(diào)查區(qū)位于黃河中游，陜北黃土高原東部，公路沿線地貌主要為黃土梁峁溝壑區(qū)、河谷階地區(qū)。地質(zhì)構(gòu)造復雜，滑坡、崩塌等地質(zhì)災害非常發(fā)育。2.地質(zhì)環(huán)境條件調(diào)查區(qū)位于陜北黃土高原東部，公路沿線地貌可分為黃土梁峁溝壑區(qū)、河谷階地區(qū)；調(diào)查區(qū)出露地層主要發(fā)育有第四系沖積、洪積松散堆積物，其中二級以上階地上部覆蓋有第四系上更新統(tǒng)風積黃土；山麓及坡腳處有薄層的第四系殘坡積、崩積層；黃土塬梁峁區(qū)為典型的風積黃土區(qū)。調(diào)查區(qū)線路走廊帶的基巖主要為新近系粘土巖、礫巖，侏羅系、三疊系砂泥巖，巖體分為軟硬相間互層狀碎屑巖類和粘土巖類；土體主要為粘性土、砂礫類土和黃土。地下水類型為松散巖類孔隙水、黃土孔隙裂隙水、碎屑巖孔隙裂隙水三大類。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動主要表現(xiàn)為地殼上升與河谷切割侵蝕，與破壞地質(zhì)環(huán)境有關人類工程活動主要為煤炭開采、石油開采、削坡建窯、修路開挖、淤地壩建設等，調(diào)查區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件屬中等復雜類型。3.地質(zhì)災害危險性現(xiàn)狀評估與預測評估3.1地質(zhì)災害危險性現(xiàn)狀評估3.1.1滑坡本次評估，滑坡規(guī)模依據(jù)公路工程地質(zhì)勘查規(guī)范（jtj064-98）標準確定，見下表調(diào)查區(qū)內(nèi)的159處滑坡，主要分布于黃土溝壑內(nèi)，即白家溝、牛奮溝、豐富川、前丈子溝、黨家溝、五川溝、張羅溝、寨子溝、蒿岔峪、呂家溝等支溝及延河、清澗河岸邊。沿線平均每公里分布滑坡1.36個，主要為牽引式黃土滑坡。因此，調(diào)查區(qū)內(nèi)滑坡主要為黃土滑坡，地貌上表現(xiàn)為自前向后逐級下滑，在滑坡體地表可見逐級下錯的臺坎。滑坡大都保留著滑坡形態(tài)，后緣和側(cè)緣黃土裸露，壁面較陡且土體裸露；地表特征主要表現(xiàn)為滑體形態(tài)較雜亂，其上沖溝發(fā)育，部分滑體被改造成梯田、鄉(xiāng)間便道和油井路等；滑坡下滑后，中后部常形成反傾臺地，降雨在洼地匯聚并向兩側(cè)排泄，逐漸形成“雙溝同源”現(xiàn)象，在后壁陡坎常形成連續(xù)分布的落水洞；滑體內(nèi)部特征主要由黃土狀土組成，滑動時土體松動解體，后又在重力作用下重新壓密固結(jié)，在溝谷流水侵蝕作用下，滑體物質(zhì)不斷被搬運流失，部分滑體已消失；滑體前緣多被溝道內(nèi)季節(jié)性流水側(cè)蝕，形成陡坎，表現(xiàn)為小的崩落；調(diào)查區(qū)內(nèi)滑坡的控滑結(jié)構(gòu)面主要為土巖接觸面，其次是在黃土層內(nèi)錯動。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的159處滑坡中：按規(guī)模，大型21處、中型72處、小型66處；按物質(zhì)組成，均為黃土滑坡；按穩(wěn)定性，穩(wěn)定性好的118處、較差的38處、差的3處；按危險性，危險性大的2處、危險性中等3處，危險性小的154處；誘發(fā)因素主要為大氣降水沖刷浸潤坡體和河流側(cè)蝕坡腳?？梢妳^(qū)內(nèi)滑坡以中型、穩(wěn)定性好和危險性小的黃土滑坡為主。3.1.2崩塌調(diào)查區(qū)內(nèi)的85處崩塌，主要分布于黃土溝壑內(nèi)，即白家溝、牛奮溝、豐富川、前丈子溝、黨家溝、五川溝、張羅溝、寨子溝、蒿岔峪、呂家溝等支溝及延河、清澗河岸邊。沿線平均每公里分布崩塌0.73個。地貌特征表現(xiàn)為崩塌均沿溝谷兩側(cè)的陡坡分布，坡體一般上下陡中間緩，后壁坡度一般大于45，坡腳前緣受河流側(cè)蝕一般呈陡坡狀；地表特征主要表現(xiàn)為崩塌體多沿坡腳呈裙狀展布，崩塌粒徑不等，有的崩塌體被二次固結(jié)，后壁在黃土節(jié)理和基巖裂隙的卸荷作用下，多被切割成彼此分離的塊體，有的被充填；崩塌體內(nèi)部特征主要由黃土狀土和砂泥巖組成，崩塌體巖土體松動解體，后又在重力作用下重新壓密固結(jié)，在溝谷流水侵蝕作用下，崩塌物質(zhì)不斷被搬運流失，有的崩塌體殘留部分較少。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的85處崩塌中：按規(guī)模，大型16處、中型49處、小型20處；按物質(zhì)組成，基巖崩塌為28處、土巖崩塌4處、黃土崩塌53處；按穩(wěn)定性，穩(wěn)定性好的2處、較差的23處、差的60處；按危險性，危險性大的3處、危險性中等18處，危險性小的64處；誘發(fā)因素主要為大氣降水沖刷浸潤坡體和河流側(cè)蝕坡腳?？梢妳^(qū)內(nèi)崩塌以中型、穩(wěn)定性差和危險性小的黃土崩塌為主。3.1.3 采空區(qū)根據(jù)擬建工程壓礦報告，調(diào)查區(qū)內(nèi)分布有三個煤礦，全部位于陜北三疊紀煤田東南部，橫山韓岔延安蟠龍找煤區(qū)內(nèi)， 該區(qū)在整合前，分布有若干開采規(guī)模不等的小型煤礦，在區(qū)內(nèi)形成一定范圍的采空區(qū)，成為采空區(qū)地面塌陷隱患，根據(jù)本次野外調(diào)查，調(diào)查區(qū)內(nèi)分布有4處采空區(qū)地面塌陷隱患，區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的4處地面塌陷隱患均為煤礦采空引發(fā)，規(guī)模為小型，目前地表未發(fā)現(xiàn)變形跡象等。3.2地質(zhì)災害危險性預測評估擬建高速公路工程建設和運營過程中可能遭受的地質(zhì)災害以及工程建設可能加劇、引發(fā)的地質(zhì)災害，主要有滑坡、崩塌和邊坡失穩(wěn)等?，F(xiàn)狀評估中已存在的滑坡、崩塌，根據(jù)其規(guī)模、穩(wěn)定性以及與擬建線路臨近關系（滑坡與崩塌為大中型50m以內(nèi)、小型30m以內(nèi)；盡可能考慮滑向、崩向與工程走向重直或斜交；崩塌的影響范圍按崩塌體傾倒后可能波及范圍等原則；位于洞身段落的災害不作評估，如h15、h145等），確定有63處滑坡、22處崩塌、1處采空區(qū)地面塌陷隱患，共計86處地質(zhì)災害可能在自然條件下失穩(wěn)或由于工程施工引發(fā)加劇其失穩(wěn)，從而對擬建線路形成災害危險。擬建工程沿線挖方段較多，高度大于5m的挖方段共計104處，其中最大挖方高度大于20m的19處，最大挖方高度在10m20m共計49處、5m10m共計36處；擬建工程沿線設計15座隧道，共有30個進出口，洞口設計凈高度5.2m左右，以此推算，洞口處開挖深至少6m以上，部分達到10m以上，形成洞口邊坡30處；擬建工程沿線設3個取土場，取土形成高度大于5m的人工邊坡。由此可見，擬建工程沿線開挖大于5m的人工邊坡共計137處，工程開挖可能誘發(fā)人工邊坡失穩(wěn)，形成滑坡、崩塌災害，影響線路安全。邊坡失穩(wěn)致災的危險性主要依據(jù)邊坡高度、巖性組合情況來綜合分析。擬建工程沿線共設30處棄土場，大多分布于無人居住的荒溝中，在大暴雨條件下，棄土可能成為泥石流的固體物源，影響下游居民和財產(chǎn)安全。暴雨是區(qū)內(nèi)泥石流發(fā)生的主要誘發(fā)因素，致災大小根據(jù)威脅對象來判斷。擬建工程之路基、橋梁、隧道可能遭受、加劇和引發(fā)上述253處地質(zhì)災害(滑坡63處、崩塌22處、地面塌陷隱患1處、泥石流隱患30處、路基邊坡104處、取土場邊坡3處、洞口邊坡30處)的威脅，同時工程建設可能加劇這些災害的危險性。3.2.1 路基工程地質(zhì)災害危險性預測結(jié)果表明：(1)擬建路基工程遭受12處滑坡、2處崩塌共計14處地質(zhì)災害的威脅，其中危險性中等的8處、危險性小的6處。(2)擬建路基工程建設加劇16處滑坡、4處崩塌共計20處地質(zhì)災害的威脅，其中危險性大的3處、危險性中等的15處、危險性小2處。(3)擬建路基工程建設可能引發(fā)97處邊坡，其中致災危險性大的7處；危險性中等的43處；危險性小的47處。擬建路基工程共105段，在施工和運行過程中可能遭受、加劇、引發(fā)131處地質(zhì)災害，受威脅總長度22951m，其中危險性大的10處、危險性中等的66處、危險性小的55處，路基工程受到地質(zhì)災害威脅較為嚴重，對路基工程危害最大的災害是滑坡和人工邊坡。3.2.2 橋梁工程地質(zhì)災害危險性預測結(jié)果表明：全線有特大、大、中橋梁178座，可能遭受、加劇和引發(fā)的地質(zhì)災害危險性評估，37座橋梁工程可能遭受、加劇、引發(fā)地質(zhì)災害。(1)橋梁工程可能遭受21處滑坡、5處崩塌共計26處地質(zhì)災害的威脅。其中危險性大的1處(h8)、中等的9處、危險性小的16處。(2)橋梁工程建設可能加劇10處滑坡、10處崩塌共計20處地質(zhì)災害的威脅，其中危險性大的1處(h48)、危險性中等14處、危險性小的5處。(3)橋梁工程建設可能引發(fā)7處邊坡，其中致災危險性中等的1處(p2)；危險性小的6處。由上可見，擬建橋梁工程，在施工和運行過程中可能遭受、加劇的地質(zhì)災害有53處，主要為崩塌和滑坡，其中致災危險性大的2處、致災危險性中等的24處、致災危險性小的27處。3.2.3 隧道工程地質(zhì)災害危險性預測結(jié)果表明：(1) 1個洞口工程可能遭受1處滑坡(h99)地質(zhì)災害的威脅，預測危險性小。(2) 4個洞口工程建設可能加劇3處滑坡、1處崩塌、2處采空區(qū)地面塌陷隱患共計6處地質(zhì)災害的威脅，其中危險性大的2處(h57、t4)、中等的1處(h45)、危險性小的2處（b13、h104）；(3) 30處洞口工程建設開挖引發(fā)邊坡失穩(wěn)致災，其中危險性大的1處(dp5)、危險性中等9處(dp3、dp9、dp15、dp19、dp20、dp21、dp25、dp29、dp30)、危險性小的20處；由此可見，30處隧道進出口在施工和運營過程中可能遭受、加劇或引發(fā)36處地質(zhì)災害，其中危險性大3處、中等的10處、小的23處。擬建工程全線設3處取土場(t1、t2、t3)，均位于甘谷驛附近延河兩岸河流階地上，地勢相對平坦開闊。取土場附近現(xiàn)狀地質(zhì)災害不發(fā)育，遭受各類地質(zhì)災害威脅的可能性小，危險性?。蝗⊥翀鲩_挖加劇已有地質(zhì)災害的可能性小，危險性小，由于取土場在河谷階地上開挖，引發(fā)邊坡失穩(wěn)的可能性低，致災危險性小。3.2.4 棄土場地質(zhì)災害危險性預測結(jié)果表明：根據(jù)縣(市)地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃基本要求實施細則(修訂稿，2007.10)，泥石流影響因素之崩塌滑坡及水土流失（自然和人為的）嚴重程度、泥砂沿程補給長度比（%）、溝口泥石流堆積活動程度、河溝縱坡（度或）、區(qū)域構(gòu)造影響程度、流域植被覆蓋率（%）、河溝近期一次變幅（m）、巖性影響、沿溝松散物貯量（104m3/km2）、溝岸山坡坡度（）、產(chǎn)砂區(qū)溝槽橫斷面、產(chǎn)砂區(qū)松散物平均厚度(m)、流域面積（km2）、流域相對高差（m）、河溝堵塞程度15項指標，量化路基工程和隧道工程棄土場所在的荒溝，得分在4080間，即自然地質(zhì)條件下，棄土所在的荒溝為低易發(fā)和不易發(fā)泥石流溝。擬建工程棄渣的堆積，將改變了所在溝谷的地質(zhì)條件，尤其沿溝松散物的儲量的變化，其中有5處棄土場(q12、q16、q18、q19、q28)的量化得分達到中易發(fā)級別，在大暴雨條件下，可能引發(fā)泥石流災害。4.地質(zhì)災害危險性綜合評估4.1評估原則地質(zhì)災害危險性綜合評估是在充分考慮評估區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件的差異和地質(zhì)災害點的分布、危害程度的基礎上，依據(jù)地質(zhì)災害危險性現(xiàn)狀評估、預測評估的結(jié)果，按照區(qū)段來判別其危險性大小，堅持“以人為本、以工程為中心”的原則：確保工程施工、運營的安全及區(qū)內(nèi)人民生命財產(chǎn)和生存環(huán)境的安全；堅持“區(qū)內(nèi)相似，區(qū)際相異”的分區(qū)原則：在危險性分區(qū)時，區(qū)段的地質(zhì)環(huán)境條件和主要災種基本一致，而區(qū)段之間有所差異。4.2評估方法與量化指標的確定4.2.1某一區(qū)段綜合評估的危險性大小主要取決于地質(zhì)災害與擬建工程作用的結(jié)果，對擬建高速公路有影響的災點及其影響程度也就成了某一區(qū)段危險性大小的決定因素，因此，預測評估中災點致災危險性大小是決定各區(qū)段綜合評估危險性大小的首要因素；4.2.2某一區(qū)段現(xiàn)狀地質(zhì)災害的發(fā)育程度，是本區(qū)段地形地貌、巖土體、斜坡結(jié)構(gòu)、人類工程活動等地質(zhì)環(huán)境綜合作用的結(jié)果。部分災點與擬建工程相距較遠，對工程影響較小，但現(xiàn)狀災害點的客觀存在說明了區(qū)段災害的發(fā)育程度。因此，區(qū)段內(nèi)地質(zhì)災害的線密度是判別各區(qū)段綜合評估危險性大小的另一因素；4.2.3擬建工程區(qū)的滑坡和崩塌多共生且相互影響，多呈災害鏈發(fā)生，其危害程度按“概率最高，危險性最大”的災害而定，危險性級別的劃分遵循“就大不就小”的原則。4.3 地質(zhì)災害綜合分區(qū)評估依據(jù)上述評估原則和方法，評估區(qū)危險性劃分為大、中、小三個級別。共劃分為51個區(qū)段，面積最大14.28km2、面積最小0.10km2。4.3.1 地質(zhì)災害嚴重、危險性大的級別（級）：有7個區(qū)段，面積12.295km2，占評估區(qū)總面積的10.45%。主要分布于白草溝、后張羅溝及線路終點附近等，地貌主要為黃土梁峁，線路多以挖方通過，擬建工程遭受或工程建設加劇、引發(fā)滑坡、崩塌和人工高邊坡危害大的地段。4.3.2地質(zhì)災害較重、危險性中等的級別（級）：有19個區(qū)段，面積33.550km2，占評估區(qū)總面積的28.51%。主要分布于白草溝中下游、牛奮溝、寨子溝等河谷階地向黃土梁峁過渡地段，擬建工程遭受或工程建設加劇、引發(fā)滑坡、崩塌等地質(zhì)災害，同時工程建設開挖可能引發(fā)邊坡失穩(wěn)，防治難度一般不大，對擬建公路的危害程度中等，為地質(zhì)災害危險性中等區(qū)。4.3.3 地質(zhì)災害輕微、危險性小的級別（級）：有25個區(qū)段，面積71.825km2，占評估區(qū)總面積的61.04%。主要分布于延河、豐富川等寬谷中或隧道洞身，現(xiàn)狀地質(zhì)災害不發(fā)育或擬建工程遭受或工程建設加劇、引發(fā)滑坡、崩塌等地質(zhì)災害危險小，同時工程建設開挖可能引發(fā)邊坡失穩(wěn)，但易于防范，對擬建公路的危害程度小，為地質(zhì)災害危險性小區(qū)。4.4場地適宜性評估擬建高速公路建設已避開了一些不良地質(zhì)段，同時盡可能少的占用耕地，總體上看，擬建工程利用場地適宜或基本適宜。對一些人工邊坡經(jīng)過有效治理后，可以達到工程建設要求，故建設場地也視為基本適宜。地質(zhì)災害輕微、危險性小區(qū)，面積71.825km2，屬利用場地適宜；地質(zhì)災害中等、危險性中等區(qū)，面積33.550km2，利用場地基本適宜；地質(zhì)災害嚴重、危險性大區(qū)，面積12.295km2，建設場地適宜性差，對地質(zhì)災害及其隱患點經(jīng)過有效的治理后，利用場地基本適宜。5.地質(zhì)災害的防治措施建議地質(zhì)災害防治工作應堅持預防為主、避讓與治理相結(jié)合、突出重點、經(jīng)濟有效的原則，把災害損失減少到最低程度，確保工程建設順利施工和公路安全正常運營。對規(guī)模較大的滑坡、崩塌應首先在路線方案上予以繞避，必須通過時，應進行詳細的地質(zhì)勘察工作，針對擬建工程所遭受的災害特點、類型及其致災程度，采取不同的治理措施，避免或減少地質(zhì)災害的發(fā)生。根據(jù)地質(zhì)災害危險性預測結(jié)果，擬建工程遭受或引發(fā)、加劇的危險性大和中等的地質(zhì)災害均需防治，危險性大的災害點作為重點防治點，危險性中等的災害點作為次重點防治點。5.1 滑坡災害防治措施與擬建高速公路關系密切、有可能產(chǎn)生整體或局部復活的滑坡，應根據(jù)滑坡類型、規(guī)模、主要影響因素等，采取相應治理措施。據(jù)預測評估結(jié)果，擬建高速公路從已有63處滑坡段通過或臨近，在自然條件下失穩(wěn)或工程施工引發(fā)加劇其失穩(wěn)，從而對線路形成滑坡災害。35處滑坡均為黃土滑坡，控滑結(jié)構(gòu)面為黃土層內(nèi)和土巖接觸面。治理工程主要采取抗滑樁、擋土墻、錨固工程等支擋措施，坡面設置必要的防護及截排水設施；5.2 崩塌災害防治措施崩塌的破壞作用一般都是急劇的、短促的和強烈的，在工程施工和公路運營階段常會造成阻塞道路及人身傷亡事故。擬建高速公路影響較大的即為崩塌災害，其中大部是自然形成高陡邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生，因此在擬建工程施工時，必須采取切實可靠的防護措施。據(jù)預測評估結(jié)果，擬建高速公路從已有22處崩塌地段通過或臨近，在自然條件下失穩(wěn)或工程施工引發(fā)加劇其失穩(wěn)，從而對線路形成崩塌災害。其中致災危險性大、中等的18處。崩塌為黃土崩塌、基巖崩塌或土巖崩塌。治理工程主要采用清方、放緩坡率等措施，需要時可增設加固工程。5.3 采空區(qū)地面塌陷防治措施預測工程建設可能加劇t4采空區(qū)地面塌陷危險性，致災危險性大，由于煤礦開采巷道和采空區(qū)的隱蔽性，建議對區(qū)內(nèi)采空區(qū)進行詳細的勘察，根據(jù)勘察結(jié)果提出具體的防治措施。另外，調(diào)查區(qū)內(nèi)其它礦應根據(jù)國家煤炭工業(yè)局建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程的要求，在高速公路沿線留設保安煤柱。5.4 邊坡失穩(wěn)防治措施擬建高速公路路基施工挖方將形成104處路基邊坡、30處隧道洞口邊坡，其中49處路基人工邊坡、10處洞口邊坡，共59處邊坡對擬建工程的施工和運行構(gòu)成危害，應根據(jù)邊坡高度、巖性組合，節(jié)理發(fā)育程度、巖體完整程度以及致災性大小采取不同的防治措施。錨索與骨架防護配合使用，即下部基巖采用錨索，上部土質(zhì)采用方格砌石骨架防護，骨架內(nèi)種植草或其它生物防護；設置排水溝；選用“寬平臺臺階型”，下部修筑擋土墻，上部方格砌石骨架防護，骨架內(nèi)植草或其它生物防護，邊坡上部和平臺設置截排水溝，對夾雜大量碎石結(jié)構(gòu)極為疏松的，可采取錨網(wǎng)噴護措施，對于高度大于20m的邊坡在工程運營過程要加強監(jiān)測；土質(zhì)邊坡和土巖邊坡，防治首先從規(guī)范黃土隧道施工工藝做起，目前主要采用的是“新奧法”施工技術，開挖遵循“短開挖、強支護、勤量測、緊封閉”的原則。洞口邊坡的失穩(wěn)與危巖體和水、振動等外營力密不可分，因此，在施工過程中首先清理洞口滑坡堆積體，其次做好防排水系統(tǒng)工程，如修筑環(huán)洞口的排水溝，并妥善處理好陷穴、裂縫的填埋工作，以免地面積水浸蝕洞口土體，造成土體坍塌，最后在運營過程中注意監(jiān)測洞口邊坡上方土體地表沉降、裂縫的變化情況，發(fā)現(xiàn)問題按相關的規(guī)范和技術要求及時處理；對于土巖邊坡，洞口基巖