川藏高速公路（南線雅康、北線汶馬）部分重大地質災害處治思考

本文來源於公眾號：悠遊2019

作者：成永剛

，博士，教高，註冊岩土工程師，中國岩石力學與工程學會滑坡與工程邊坡分會理事，中國土木工程學會非飽和土與特殊土專業委員會常務委員和交通岩土工程專業委員會委員，國際工程地質協會會員，中國國家公路建設專案評標專家，四川省交通運輸專業人才教育專家。

經過建設、設計、諮詢、施工、監理等單位和各族人民的共同艱苦卓絕的努力下，川藏高速公路（雅康、汶馬）逐漸地建成通車。筆者作為地質災害的設計、建設的全過程諮詢人員，感慨萬千，回首往事，覺得有必要對其中的重大地質災害處治的經驗與教訓進行一個簡要的回憶，以期供即將開建的川藏鐵路提供必要的參考。

5。12汶川地震後，筆者當年離開祖國的改革前沿廣東省，來到地質災害嚴重的四川省投身災後重建開始，作為地質災害的主要參與者和負責人之一，在完成川藏公路（國道）的建設後，又快速的投入到了川藏高速公路的建設，我能為自己自始自終參與如此複雜的建設工程感到自豪。

一、基本地質環境

川藏高速公路（雅安~康定、汶川~馬爾康）位於我國地勢由第一階梯青藏高原向第二階梯四川盆地過渡段，由東向西海拔迅速抬升，線路標高從約580m抬升至3000m左右，先後跨越構造剝蝕低山丘陵及河流侵蝕堆積地貌、構造剝蝕中高山地貌及河流侵蝕堆積及構造剝蝕高中山峽谷地貌。

線路經過地區岩層褶曲強烈，巖體破碎，構造期次多，構造活動複雜。工作區大地構造上處於揚子地臺西緣次一級構造單元龍門山、大巴山臺緣斷褶帶之西南端，西鄰康滇地軸，東接四川臺坳，西北側相鄰松潘—甘孜地槽褶皺系。構造部位處於NE向龍門山斷裂帶和NW向鮮水河斷裂帶及SN向安寧河斷裂帶構成的“Y”字形構造帶，這三個斷裂具備全新世活動性，為我國著名的強烈地震帶。根據統計，高速公路多位於基本地震烈度為Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度的地區，其中Ⅶ度區佔線路總長的57%，Ⅷ區佔線路總長的37%，Ⅸ度區佔線路總長的6%。

山體陡峻高差大，峰巒疊嶂，溝壑縱橫，地形坡度一般都在25～45°。大江大河發育，岷江、大渡河匯來蘇河、雜谷腦河、青衣江、滎經河、天全河、梭磨河、撫邊河，折多河等百川至東南奔騰出山。河道狹窄，多呈“V”字型，水流湍急，河道蜿蜒曲折、落差大，雨季流量為旱季的10倍以上，洪水過程呈陡漲陡落的尖峰型，水力資源十分豐富，區內電站分佈密度大，對路線制約大。

斷裂活動頻繁，氣象環境變化快速，具有極其複雜的地質條件，極其脆弱的生態條件，極其困難的工程建設條件，橋隧比高達86%左右，是目前我國雙向四車道建設標準中工程造價最高的高速公路。泥石流、崩塌、滑坡等山地災害頻繁，有著與內地高速公路建設不同的技術特點，如何做到安全、抗災、經濟、環保，並具有較好的工程建設可操作性，是川藏高速公路建設的難點和重點。

圖1 川藏高速公路典型的地形地貌

二、部分重大地質災害處治的經驗教訓

1、關於邊坡設計地震安全係數的取值問題

最新版的《公路路基設計規範》JTG D30-2015版本取消了《公路路基設計規範》JTG D30-2004版地震工況的安全係數條例，而與《公路工程抗震設計規範》JTG B02-2013保持一致。

表1 JTG B02-2013版地震工況安全係數

從《公路工程抗震設計規範》中看，該規範沒有明確滑坡對應的地震工況安全係數，而對邊坡的地震工況安全係數定義偏高，也造成滑坡參照執行時安全係數偏高，這對川藏高速公路這樣一個高烈度地震區來說，造成相當不利的影響，甚至直接導致了有些地質災害處治工程失控。

依據地震抗震設防理念，坡體治理應貫徹“大震不倒，中震可修，小震不壞”的原則。即在設防烈度下坡體的穩定性可達到基本穩定，使坡體在震後可以修復，也就是說坡體在地震工況下的設防烈度安全係數取1。1為佳。這樣既能保證工程在相應烈度地震後的安全，也能有效提高工程的經濟性指標。畢竟，地震設防烈度是一個綜合指標，而不一定是越高越好，工程越銅牆鐵壁越好，應適當為宜。

2、高位堆積體的設防問題

川藏高速公路各種成因的堆積體在陡峭的山坡上多有分佈，加大了線狀工程的調查難度，甚至大大超出了調查的承受範圍。這就造成了有些高位堆積體在施工擾動或後期運營時出現地質災害，而這些地質災害甚至可能是災難性的。

如某大橋佈設於天全河左岸斜坡坡腳，橋樑高26～62m。工程建設期間由於施工弱化了花崗岩楔形結構面端部的“閘門”鎖口作用，造成上部堆積體發生了體積約12萬方“潰決”，瞬間推倒下部在建大橋的23#和24#柱式橋墩。滑坡後壁和側壁形成了高約70。0～130。0m的堆積體高邊坡。

圖2 滑坡後的地質災害全貌

該高位堆積體高邊坡治理時，雖採用了中部設定寬大平臺，加固“閘門”的抗滑樁“固腳”和錨索錨杆的“分級加固、強腰、鎖頭”加固得以有效治理，但高位堆積體的潛在滑面引數取值偏小導致工程規模偏大，且掛網噴砼的坡面防護環保性和耐久性較差，這是今後類似工點需要注意的地方。

圖3 工後高邊坡加固圖

3、坡體結構面的性質判別和配套問題

川藏高速公路地質運動強烈，地質災害高發，這就要求在坡體病害治理時應準確判斷結構面的成因、性質和相互之間的配套，防止誤判造成工程安全或工程經濟性指標失控。

如某玄武岩隧道進洞120m時發現結構面擦痕，技術人員認為是滑坡的滑面而擬設定長約60m長的抗滑樁工程處治。但在諮詢時筆者認為該結構面擦痕系玄武岩構造擦痕，而非滑坡滑面。從而最終調整了處治思路，大幅降低了工程造價和施工難度。

再如某玄武岩邊坡由於結構配套失誤（坡向321°），技術人員擬定長130m以上的潛在滑面，直接導致邊坡加固規模太大而最終採用改線以橋樑和隧道的形式，並設定多排抗滑樁和錨固工程後透過該區，並形成了較大的工程報廢。

表2 某玄武岩邊坡結構面

圖4 某玄武岩邊坡前期開挖過程照片

其實，從結構面來看，由於結構長度相差是數量級的，故配套後的不穩定體應是小型滑塌或崩塌體，而非長大的潛在滑面。這是我們在今後地質工作中需要引起注意的。

圖5 改線的玄武岩坡體區

4、高位滑坡的致災判別問題

川藏高速公路山大溝深，往往在高山的某部位存在滑坡、崩塌等地質災害體，而其的危害判別考驗著科研和技術人員的認知與擔當。判別失誤就可能造成重大地質隱患，也可能造成規模浩大的工程造價攀升。

如某高位自然滑坡在距高速公路約900m的地方在施工期間突然滑動，滑坡體積約100萬方。滑坡發生後相關科研單位和技術人員經過模擬分析，認為滑坡將最終透過刮擦形成約240萬方，以35~45m/S形成高速滑坡。故最後不得不採用長大隧道改線進行處治，直接造成工程造價和工期的重大調整。

圖6 模擬分析的高位滑坡直接打擊區

但在諮詢過程中，筆者認為滑坡缺乏高速滑坡發生後，以每天幾米的位移進行蠕滑，缺乏高速滑坡起動階段的彈性衝動、峰殘轉化、勢動能轉化等因素，缺乏行進階段的氣墊效應，且滑坡滑移時完全呈“散體狀”，能量得以充分耗散，不應該出現所謂高速滑坡，而可能最終在暴雨作用下出現斷續狀的泥石流。多年以後的事實也證明了當初筆者對該滑坡致災分析的正確性，滑坡在運動約300m後停止，也兩年多來沒有發生整體滑動。

圖7 滑體蠕滑過程中完全解體

圖8 滑坡發生兩年多後的照片

5、泥石流、崩塌、滑坡、棄渣、高填方綜合地質災害體治理問題

川藏高速公路地質災害頻繁，往往會出現綜合多種致災的地質災害體直接影響高速公路安全。加之川藏高速公路的棄渣一直是建設工程中最為頭疼的問題之一，如何利用消化一直伴隨著整體川藏高速公路的建設。因此，合理分析多種地質災害體之間的關係，綜合進行治理才能有效取得安全、經濟、環保的多贏局面。否則，將可能留下重大後患。

如某段線路透過為0。3g地震烈度區的泥石流溝時採用“兩隧夾一橋”的形式，但在施工過程中大量的隧道棄渣無法轉運而直接傾倒於溝谷中，且該溝谷為大型冰川融化的泥石流溝，隧道兩端滑坡和崩塌發育。基於此，經與科研、設計單位多次溝通後，提出泥石流多級治理+橋改路（反壓滑坡、消化利用棄渣）+路堤高填方採用抗滑樁和曲形壩處治+設定明洞（防崩塌）為主的形式進行了綜合處治。

圖9 兩端隧道的滑坡、崩塌體

圖10 溝內的常流水和隧道棄渣

圖11 泥石流溝內堆積物

圖12 處治後的綜合地質災害體全景圖

但需要說明的是，由於溝中溝內常年的穩定水流約為0。5m3/s，但由於工程失誤，造成水流從花崗岩棄渣下部長期滲流，這是非常不安全的，需要及時進行處治。

圖13 絕大多數溝沒有進入排導槽留下很大安全隱患

6、大型崩塌體和全線廣泛的落石處治問題

川藏高速公路的地形地貌、岩土型別、地質構造等內在因素和地震、氣象、人類活動等外在因素造成沿線崩塌落石極為發育。滑移式、墜落式、傾倒式和滾落式崩塌大面積發育，嚴重影響高速公路的安全。

對於大型崩塌體多采用錨索錨杆進行錨固，被動網、導石網、主動網、鋼格柵、攔截樁、攔石牆、剛性明洞棚洞、柔性明洞棚洞、橋改路等十八般兵器針對性的上陣進行處治。

圖14 某崩塌治理前的全景

圖15 某崩塌治理後的全景（橋改路+延長明洞）

但需要說明的是，由於被動網、主動網的耐久性較差，這可能是今後高速公路養護期間的一個重大難點。此外，要嚴格分析卸荷體形成的病害體性質，切忌將小型危巖體當作深大卸荷體形成的大型、甚至是巨型危巖體進行處治。

如某陡崖頂與坡腳高差約190m，線路以大橋的形式從坡腳透過，陡崖頂距後約15~45m的位置發育由於千枚巖傾倒形成的兩條平行於坡體走向、寬約4～15。1m、長約89。7m和52。7m長的鋸齒狀卸荷張拉裂縫。初擬方案認為該陡崖為深大卸荷體，擬定採用全坡面錨索工程進行加固。但經現場調查和地質分析，筆者認為其為淺層傾倒拉裂所致，整個坡體穩定的，但上部傾倒體需要加固。後經對坡頂區域性傾倒體採用錨固+坡面設定導石網+坡腳落石槽+防撞墩為主的工程進行處治，工程效果良好。

圖16 崖頂傾倒卸體體及其裂縫

圖17 某崩塌治理後的全景（傾倒體錨固+導石網+防撞墩、落石槽 ）

圖18 危巖落石被被動防護之柔性明洞、棚洞

需要說明的是對於明洞或棚洞的設定，

應綜合考慮剛性明洞、棚洞，柔性明洞、棚洞，輕型剛架棚洞的特點進行針對性設定，切忌一味教條、套圖等死板的處治。

7、大型傾倒體處治問題

對於大型傾倒體，尤其是下部為橋樑、隧道等重要結構物的地段，工程施作積極貫徹減少隧道開挖擾動、橋改路提高抗災能力、坡體錨固+剛性明洞或棚洞積極的綜合處治措施。這就需要技術人員力求辨別地質體性質，切忌誤判造成線路透過的形式、處治措施發生重在偏離。管理人員應廣集意見後應及時做判斷，切忌猶豫不決造成後續工程方案和工期被動。

如某大型傾倒體厚約20～30m，體積約40萬方，主要由千枚巖構成，坡體節理裂隙發育，由於隧道開挖擾動，大型傾倒體穩定性大幅降低，對下部隧道洞口及橋樑構成巨大的威脅。諮詢時多次提出加強隧道圍巖加固+橋改路和延長明洞以提高抗災能力+傾倒加固的建議。但由於多種原因遲遲沒有實施，造成工期拖延和多次發生淺層崩塌。最終不得不提高了加固工程規模而進行處治。

圖19 前期傾倒體處治現場

圖20 後期+橋改路和延長明洞為主的傾倒體處治現場

8、斷層與不良地質體的辨識問題

川藏高速公路斷裂發育，造成區內高烈度地震區不良地質體的定性和工程防護方面認識上的往往存在差異或誤判，不僅延誤建設工期，甚至造成工程的報廢，形成了負面社會影響。這就要求技術人員認真探索，不唯書、不唯上，不唯所謂的權威，認真工作，才能防止此類事故的發生。

如區域性大斷裂瀘定-爐霍大斷裂經過時造成某段花崗岩坡體呈現典型的“圈椅狀”地貌，其形態比滑坡更像“滑坡”。但由於斷裂的識別誤差，造成在某權威科研機構定性後，設計單位和很多專家都認為是大型滑坡而要求改線繞避。筆者的推定的斷裂透過影響所致的“假滑坡”遭到否定，改線工程導致高昂了的工程造價攀升。

圖21 外貌上像極了滑坡的斷層破碎帶

在改線一年左右後，從鐵二院的川藏鐵路地質解譯資料續結論看，此處“滑坡”地貌確為區域性斷裂經過區所致，而根本不是滑坡，但為時已晚，實令人惋惜。因此，在川藏高速公路的建設過程中，由於地質條件的複雜性，應以更為嚴謹的科學認知分析地質現象是永恆不變的主題。

9、地理、人文環境的問題

川藏高速公路所經地段自然條件惡劣、施工難度大，環境優美、生態脆弱，多民族居住。因此積極探索使用新型的支擋結構是川藏公路的一大特點。如柔性明洞、棚洞，輕型剛架棚洞的大範圍應用、圓形抗滑樁、泡沫輕質土等的應用，極大改改善了建設條件，與當地的自然人文環境也比較和諧。

圖22 剛性明洞+泥石流渡槽

圖23 圓形抗滑樁的大量應用減小了高海拔的勞動強度

圖24 轉經筒式的圓形抗滑樁應用

……

川藏高速公路（雅康、汶馬）雖已建成逐漸通車，但由於區內地質環境的極其複雜性，後期高速公路的養護將是一個漫長而嚴肅的課題。因此，雖然設定大量的工程監測，但由於監測範圍的有限性、監測時間的侷限性和監測資料的及時有效處理性……都說明川藏高速公路的長期安全運營將是我輩永遠探究和不斷革新的新課題。

從川藏公路和川藏高速公路建設的經驗來看，相比於複雜的地質環境，領導的決策、設計和勘察人員的擔當、施工單位的職業素養、監理人員的責任心才是工程建設的核心，尤其是技術人員的嚴謹態度和能聽進去不同建議的胸襟才是工程建設安全、經濟的關鍵。

作為國內建設環境最複雜的高速公路或國道之一，我為能為自己參與5。12汶川地震、川藏公路等大型複雜工程而感到榮幸。雖幾經鬼門關，但積累的工程經驗、教訓，是自己一生的用之不盡的財富。也希望川藏公路、川藏高速公路的建設，能為即將展開的川藏鐵路提供一個可供借鑑的工程類比物件，希望我國的川藏鐵路更上一層樓，希望我們技術人員為祖國的大動脈暢通提供更雄壯的華章。