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摘要:某高速公路位于貴州省威寧縣,據調訪及現場勘察后資料顯示每年均有規模大小不同的泥石流發生,泥石流發生頻率較高,為高頻泥石流發育區,泥石流對擬建高速公路影響大,場區建設適宜性較差,經工程治理后可以建設。
關鍵詞:高速公路;泥石流;建設
1某高速公路在金斗河谷的展布情況
貴州省威寧至圍仗高速公路在金斗河谷段為由北西向南東方向展布,擬建線路K17+900~K19+930,有2.03km通過泥石流區,在金斗河谷附近共擬設有兩條線位進行比較,分別為推薦線(K線)及同深度比較線(H線)。K線構造物主要有幺站隧道出口段,接紅石巖大橋,接下來為金斗互通及省界主線收費站,尾部為金斗中橋及金斗隧道進口段。H線構造物主要有么站隧道接金斗主線跨線橋,接下來為金斗互通,尾部為金斗1號、2號中橋及金斗隧道進口段。
2金斗河流域泥石流形成原因
2.1地質條件金斗河流域內地層巖性以玄武巖為主,區內受金斗斷裂構造影響,巖體節理裂隙發育,巖體破碎,風化差異大,其巖石物理力學性質較差,沿層面及貫通性節理面,在斜坡地帶覆蓋層與基巖接觸面易產生滑坡或崩塌堆積等地質災害,形成堆積物堆積在陡坡、坡腳及溝道兩側,成為暴發泥石流的主要物源。在突降暴雨突發時,暴發的山洪將溝道里堆積物源迅速啟動形成泥石流沖向下游,對河道內建筑物產生破壞。
2.2地形地貌金斗河地帶屬威寧縣境內地勢較高部位,為深切割中山地貌。溝谷呈樹枝狀,大部分呈V型溝谷,流域溝源最高點位于金斗河左岸,最高2438.1m,最低點位于紅石巖村兩溝交匯處,高程為1853.8m,高差584.3m,物源區坡度在25°~45°;坡體植被覆蓋率低于10%,植被單一。2.3降雨集中突出威寧縣境內年均降水880.08mm,年最大降雨量1311.8mm(2014年),年最小降雨量554.7mm(2014年),最大日降水量200.7mm(2017年6月28日7時至29日7時),最大小時降雨量70mm,在突遇特大暴雨的情況下引發山間洪流水巨烈沖刷溪溝及河道內堆積物源,形成大規模泥石流,產生群發性大范圍的山洪泥石流災害。
3泥石流發育特征
3.1溝域劃分金斗河主河谷縱向長約3.0km,流域面積約4.4km2,河谷地勢南高北低,兩岸地勢陡峻,左岸自然坡度20°~40°,右岸自然坡度30°~60°,其泥石流發生區域主要位于河谷左岸,該岸支溝發育眾多,平面形態呈樹枝狀,主要有2條主溝,分別為北西-南東向Ⅰ號主溝和南東-北西向Ⅱ號主溝。Ⅰ號主溝為1~4號支溝匯集排泄主要通道,由形成區及流通堆積區組成,該主溝溝域物源面積為2.47km2,堆積區位于與Ⅱ號主溝金斗河交匯沖洪積扇上,主溝于2015年修建了泥石流導流槽,使得現堆積區位于導流槽與金斗河交匯后下游,據調查,該溝域泥石流產生較頻繁,幾乎每年都有不同程度發生,除1996年8月存在較典型外,尤以2017年6月29日表現為甚,持續時間約1小時,其中Ⅰ號主溝固體堆積物體積120804m3,為大型泥石流。Ⅱ號主溝由金斗鄉集鎮順河谷而下、該段河流水力坡度緩,河谷內主要為沖洪積區域,溝域物源面積1.93km2。該段泥石流主要為左岸坡體上小型支溝形成的泥石流,規模較小,主要由5、6、7號支溝3條小型支溝組成,其形成區及流通區均位于坡體上,堆積區主要位于支溝前緣緩坡段,2017年發生最大泥石流一般堆積物為500~3000m3,與金斗河Ⅱ號主溝交匯處的支溝存在少量固體物沖出。
3.2物源條件Ⅰ號主溝即主溝長約1.9km,又開叉為數條小支溝;沖溝切割深度一般2~5m,局部深度較大達到10m。縱坡坡降較陡,坡降一般為10%~30%,兩側溝坡坡度為30°~60°。Ⅱ號主溝金斗河左岸存在小型支溝泥石流,其中典型的主要分布5~7號支溝分別長約0.9~1.1km。沖溝切割深度一般3~6m,局部深度較大達到40m??v坡坡降較陡,坡降一般為10%~30%,兩側溝坡坡度為30~60°,局部超過70°。地表覆蓋層破壞區主要位于流域北面和東面地勢陡峻處,坡體上可見多處小型滑塌,此種地段易形成物源,亦是金斗泥石流物源主要分布區域。
3.3堆積物分布及組成泥石流主要沿溝谷順次堆積,并抬高金斗河溝床,2017年6月28日~2017年6月29日泥石流在Ⅰ號主溝導流槽口與金斗河交匯處堆積厚度為2~5m,堆積物主要由塊石、碎石及砂礫組成,粘土很少,最大塊徑約2m,自溝源向溝口遞減,分析判斷泥石流為水石型(稀性)泥石流。
3.4主要動力學特征(1)Ⅰ號主溝區域Ⅰ號主溝區位于金斗鄉紅石巖村,泥石流主要包括主溝A及其分叉的支溝1、2、3、4號支溝。(2)Ⅱ號主溝泥石流區溝由金斗鄉集鎮順河谷而下,與金斗河Ⅱ號主溝交匯處后僅有5、6、7號支溝存在少量固體物沖出。泥石流具有突發性、能量集中、沖擊力強、破壞性大的特點。針對擬建線路情況,泥石流威脅線路方案主要情況是:①擬建線路K17+900~K19+930有2.03km通過泥石流區,泥石流規模大,在近期已發生過多次泥石流災害,該區域工程地質條件復雜,治理難度大,建設適宜性較差,必須采取安全可靠的工程措施處理方可通過。②么站隧道出口段位于物源區堆積體B1內,隧道開挖易發生垮塌冒頂,同時隧道出口設計標高低,且隧道出口位于Ⅰ號主溝泥石流流通堆積區,在極端天氣下,根據計算結果,該段泥石流倒灌隧道風險大,嚴重危害隧道,建設條件差,須對泥石流進行強有力的綜合治理后方可建設。③紅石巖大橋跨越Ⅰ號主溝泥石流流通堆積區,橋面設計標高低,根據計算結果,在極端天氣下,泥石流翻爬沖到橋面風險大,對橋梁安全產生重大影響,橋梁附近存在的幾條小支溝泥石流,水力坡度陡,泥石流均有翻爬沖上橋面的風險,該橋建設條件差,均須對泥石流進行強有力的綜合治理后方可建設。④金斗互通:匝A2號橋、匝E橋及匝B橋均位于泥石流堆積區,A1號橋則跨越7號支溝泥石流堆積區,堆積區泥石流對橋墩存在威脅,匝C、匝D、匝A(AK0+230~AK1+500段)、互通收費站以及老路改線均位于Ⅱ號主溝左岸小型支溝泥石流區及沖洪積區,大部以路基通過,泥石流規模雖小,但水力坡度大,泥石流極有可能爬翻路基,須對小型支溝泥石流進行疏排處治。⑤主線收費站大部位于Ⅱ號主溝沖洪積區,河谷左岸支溝為小型泥石流,水力坡度大,極有可能爬翻路基,沖進主線收費站平臺內,須對小型支溝泥石流進行疏排處治;且該段收費站平臺沖洪積覆蓋層厚,開挖坡體和加載坡體均有可能導致坡體失穩,Ⅱ號主溝沖洪積區洪水位高,洪水對坡體及基礎存在沖刷風險。⑥金斗中橋和金斗隧道進口段位于小型7號支溝泥石流堆積區,設計標高低,泥石流翻爬沖上橋面,倒灌隧道風險大,建設條件差,須對該泥石流溝進行處治。
4結語
金斗泥石流為高頻、稀性、溝谷型大型泥石流,對擬建威寧至圍仗高速公路影響大,場地地質條件復雜,泥石流治理難度大,建設事宜性較差,經工程手段治理后可以建設。
參考文獻:
[1]公路工程地質勘察規范(JTGC20-2011)[S].
[2]公路隧道設計規范(JTGD70-2004)[S].
[3]巖土工程勘察規范(GB50021-2001)[S].
作者:吳志柏 單位:貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司