本文來(lái)源于公眾號(hào)：悠游2019
作者：成永剛，博士，教高，注冊(cè)巖土工程師，中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)滑坡與工程邊坡分會(huì)理事，中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)非飽和土與特殊土專(zhuān)業(yè)委員會(huì)常務(wù)委員和交通巖土工程專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員，國(guó)際工程地質(zhì)協(xié)會(huì)會(huì)員，中國(guó)國(guó)家公路建設(shè)項(xiàng)目評(píng)標(biāo)專(zhuān)家，四川省交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)人才教育專(zhuān)家。

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經(jīng)過(guò)建設(shè)、設(shè)計(jì)、咨詢(xún)、施工、監(jiān)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(chē)。筆者作為地質(zhì)災(zāi)害的設(shè)計(jì)、建設(shè)的全過(guò)程咨詢(xún)?nèi)藛T，感慨萬(wàn)千，回首往事，覺(jué)得有必要對(duì)其中的重大地質(zhì)災(zāi)害處治的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的回憶，以期供即將開(kāi)建的川藏鐵路提供必要的參考。
5.12汶川地震后，筆者當(dāng)年離開(kāi)祖國(guó)的改革前沿廣東省，來(lái)到地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重的四川省投身災(zāi)后重建開(kāi)始，作為地質(zhì)災(zāi)害的主要參與者和負(fù)責(zé)人之一，在完成川藏公路（國(guó)道）的建設(shè)后，又快速的投入到了川藏高速公路的建設(shè)，我能為自己自始自終參與如此復(fù)雜的建設(shè)工程感到自豪。
一、基本地質(zhì)環(huán)境
川藏高速公路（雅安~康定、汶川~馬爾康）位于我國(guó)地勢(shì)由第一階梯青藏高原向第二階梯四川盆地過(guò)渡段，由東向西海拔迅速抬升，線路標(biāo)高從約580m抬升至3000m左右，先后跨越構(gòu)造剝蝕低山丘陵及河流侵蝕堆積地貌、構(gòu)造剝蝕中高山地貌及河流侵蝕堆積及構(gòu)造剝蝕高中山峽谷地貌。
線路經(jīng)過(guò)地區(qū)巖層褶曲強(qiáng)烈，巖體破碎，構(gòu)造期次多，構(gòu)造活動(dòng)復(fù)雜。工作區(qū)大地構(gòu)造上處于揚(yáng)子地臺(tái)西緣次一級(jí)構(gòu)造單元龍門(mén)山、大巴山臺(tái)緣斷褶帶之西南端，西鄰康滇地軸，東接四川臺(tái)坳，西北側(cè)相鄰松潘—甘孜地槽褶皺系。構(gòu)造部位處于NE向龍門(mén)山斷裂帶和NW向鮮水河斷裂帶及SN向安寧河斷裂帶構(gòu)成的“Y”字形構(gòu)造帶，這三個(gè)斷裂具備全新世活動(dòng)性，為我國(guó)著名的強(qiáng)烈地震帶。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，高速公路多位于基本地震烈度為Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度的地區(qū)，其中Ⅶ度區(qū)占線路總長(zhǎng)的57%，Ⅷ區(qū)占線路總長(zhǎng)的37%，Ⅸ度區(qū)占線路總長(zhǎng)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(fā)育，岷江、大渡河匯來(lái)蘇河、雜谷腦河、青衣江、滎經(jīng)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(guò)程呈陡漲陡落的尖峰型，水力資源十分豐富，區(qū)內(nèi)電站分布密度大，對(duì)路線制約大。
斷裂活動(dòng)頻繁，氣象環(huán)境變化快速，具有極其復(fù)雜的地質(zhì)條件，極其脆弱的生態(tài)條件，極其困難的工程建設(shè)條件，橋隧比高達(dá)86%左右，是目前我國(guó)雙向四車(chē)道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中工程造價(jià)最高的高速公路。泥石流、崩塌、滑坡等山地災(zāi)害頻繁，有著與內(nèi)地高速公路建設(shè)不同的技術(shù)特點(diǎn)，如何做到安全、抗災(zāi)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，并具有較好的工程建設(shè)可操作性，是川藏高速公路建設(shè)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

圖1 川藏高速公路典型的地形地貌

二、部分重大地質(zhì)災(zāi)害處治的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
1、關(guān)于邊坡設(shè)計(jì)地震安全系數(shù)的取值問(wèn)題
最新版的《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D30-2015版本取消了《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D30-2004版地震工況的安全系數(shù)條例，而與《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG B02-2013保持一致。

表1 JTG B02-2013版地震工況安全系數(shù)

從《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中看，該規(guī)范沒(méi)有明確滑坡對(duì)應(yīng)的地震工況安全系數(shù)，而對(duì)邊坡的地震工況安全系數(shù)定義偏高，也造成滑坡參照?qǐng)?zhí)行時(shí)安全系數(shù)偏高，這對(duì)川藏高速公路這樣一個(gè)高烈度地震區(qū)來(lái)說(shuō)，造成相當(dāng)不利的影響，甚至直接導(dǎo)致了有些地質(zhì)災(zāi)害處治工程失控。
依據(jù)地震抗震設(shè)防理念，坡體治理應(yīng)貫徹“大震不倒，中震可修，小震不壞”的原則。即在設(shè)防烈度下坡體的穩(wěn)定性可達(dá)到基本穩(wěn)定，使坡體在震后可以修復(fù)，也就是說(shuō)坡體在地震工況下的設(shè)防烈度安全系數(shù)取1.1為佳。這樣既能保證工程在相應(yīng)烈度地震后的安全，也能有效提高工程的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。畢竟，地震設(shè)防烈度是一個(gè)綜合指標(biāo)，而不一定是越高越好，工程越銅墻鐵壁越好，應(yīng)適當(dāng)為宜。
2、高位堆積體的設(shè)防問(wèn)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布，加大了線狀工程的調(diào)查難度，甚至大大超出了調(diào)查的承受范圍。這就造成了有些高位堆積體在施工擾動(dòng)或后期運(yùn)營(yíng)時(shí)出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害，而這些地質(zhì)災(zāi)害甚至可能是災(zāi)難性的。
如某大橋布設(shè)于天全河左岸斜坡坡腳，橋梁高26～62m。工程建設(shè)期間由于施工弱化了花崗巖楔形結(jié)構(gòu)面端部的“閘門(mén)”鎖口作用，造成上部堆積體發(fā)生了體積約12萬(wàn)方“潰決”，瞬間推倒下部在建大橋的23#和24#柱式橋墩�；�坡后壁和側(cè)壁形成了高約70.0～130.0m的堆積體高邊坡。

圖2 滑坡后的地質(zhì)災(zāi)害全貌

該高位堆積體高邊坡治理時(shí)，雖采用了中部設(shè)置寬大平臺(tái)，加固“閘門(mén)”的抗滑樁“固腳”和錨索錨桿的“分級(jí)加固、強(qiáng)腰、鎖頭”加固得以有效治理，但高位堆積體的潛在滑面參數(shù)取值偏小導(dǎo)致工程規(guī)模偏大，且掛網(wǎng)噴砼的坡面防護(hù)環(huán)保性和耐久性較差，這是今后類(lèi)似工點(diǎn)需要注意的地方。

圖3 工后高邊坡加固圖

3、坡體結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)判別和配套問(wèn)題
川藏高速公路地質(zhì)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)，這就要求在坡體病害治理時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確判斷結(jié)構(gòu)面的成因、性質(zhì)和相互之間的配套，防止誤判造成工程安全或工程經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)失控。
如某玄武巖隧道進(jìn)洞120m時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)面擦痕，技術(shù)人員認(rèn)為是滑坡的滑面而擬設(shè)置長(zhǎng)約60m長(zhǎng)的抗滑樁工程處治。但在咨詢(xún)時(shí)筆者認(rèn)為該結(jié)構(gòu)面擦痕系玄武巖構(gòu)造擦痕，而非滑坡滑面。從而最終調(diào)整了處治思路，大幅降低了工程造價(jià)和施工難度。
再如某玄武巖邊坡由于結(jié)構(gòu)配套失誤（坡向321°），技術(shù)人員擬定長(zhǎng)130m以上的潛在滑面，直接導(dǎo)致邊坡加固規(guī)模太大而最終采用改線以橋梁和隧道的形式，并設(shè)置多排抗滑樁和錨固工程后通過(guò)該區(qū)，并形成了較大的工程報(bào)廢。

表2 某玄武巖邊坡結(jié)構(gòu)面

 

圖4 某玄武巖邊坡前期開(kāi)挖過(guò)程照片

其實(shí)，從結(jié)構(gòu)面來(lái)看，由于結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度相差是數(shù)量級(jí)的，故配套后的不穩(wěn)定體應(yīng)是小型滑塌或崩塌體，而非長(zhǎng)大的潛在滑面。這是我們?cè)诮窈蟮刭|(zhì)工作中需要引起注意的。

圖5 改線的玄武巖坡體區(qū)

4、高位滑坡的致災(zāi)判別問(wèn)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(zhì)災(zāi)害體，而其的危害判別考驗(yàn)著科研和技術(shù)人員的認(rèn)知與擔(dān)當(dāng)。判別失誤就可能造成重大地質(zhì)隱患，也可能造成規(guī)模浩大的工程造價(jià)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(dòng)，滑坡體積約100萬(wàn)方�；�坡發(fā)生后相關(guān)科研單位和技術(shù)人員經(jīng)過(guò)模擬分析，認(rèn)為滑坡將最終通過(guò)刮擦形成約240萬(wàn)方，以35~45m/S形成高速滑坡。故最后不得不采用長(zhǎng)大隧道改線進(jìn)行處治，直接造成工程造價(jià)和工期的重大調(diào)整。

圖6 模擬分析的高位滑坡直接打擊區(qū)

但在咨詢(xún)過(guò)程中，筆者認(rèn)為滑坡缺乏高速滑坡發(fā)生后，以每天幾米的位移進(jìn)行蠕滑，缺乏高速滑坡起動(dòng)階段的彈性沖動(dòng)、峰殘轉(zhuǎn)化、勢(shì)動(dòng)能轉(zhuǎn)化等因素，缺乏行進(jìn)階段的氣墊效應(yīng)，且滑坡滑移時(shí)完全呈“散體狀”，能量得以充分耗散，不應(yīng)該出現(xiàn)所謂高速滑坡，而可能最終在暴雨作用下出現(xiàn)斷續(xù)狀的泥石流。多年以后的事實(shí)也證明了當(dāng)初筆者對(duì)該滑坡致災(zāi)分析的正確性，滑坡在運(yùn)動(dòng)約300m后停止，也兩年多來(lái)沒(méi)有發(fā)生整體滑動(dòng)。

 

圖7 滑體蠕滑過(guò)程中完全解體

 

圖8 滑坡發(fā)生兩年多后的照片

5、泥石流、崩塌、滑坡、棄渣、高填方綜合地質(zhì)災(zāi)害體治理問(wèn)題
川藏高速公路地質(zhì)災(zāi)害頻繁，往往會(huì)出現(xiàn)綜合多種致災(zāi)的地質(zhì)災(zāi)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(shè)工程中最為頭疼的問(wèn)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(shè)。因此，合理分析多種地質(zhì)災(zāi)害體之間的關(guān)系，綜合進(jìn)行治理才能有效取得安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的多贏局面。否則，將可能留下重大后患。
如某段線路通過(guò)為0.3g地震烈度區(qū)的泥石流溝時(shí)采用“兩隧夾一橋”的形式，但在施工過(guò)程中大量的隧道棄渣無(wú)法轉(zhuǎn)運(yùn)而直接傾倒于溝谷中，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(fā)育�；�于此，經(jīng)與科研、設(shè)計(jì)單位多次溝通后，提出泥石流多級(jí)治理+橋改路（反壓滑坡、消化利用棄渣）+路堤高填方采用抗滑樁和曲形壩處治+設(shè)置明洞（防崩塌）為主的形式進(jìn)行了綜合處治。

圖9 兩端隧道的滑坡、崩塌體

 

圖10 溝內(nèi)的常流水和隧道棄渣

 

圖11 泥石流溝內(nèi)堆積物

 

圖12 處治后的綜合地質(zhì)災(zāi)害體全景圖

但需要說(shuō)明的是，由于溝中溝內(nèi)常年的穩(wěn)定水流約為0.5m3/s，但由于工程失誤，造成水流從花崗巖棄渣下部長(zhǎng)期滲流，這是非常不安全的，需要及時(shí)進(jìn)行處治。

圖13 絕大多數(shù)溝沒(méi)有進(jìn)入排導(dǎo)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(wèn)題
川藏高速公路的地形地貌、巖土類(lèi)型、地質(zhì)構(gòu)造等內(nèi)在因素和地震、氣象、人類(lèi)活動(dòng)等外在因素造成沿線崩塌落石極為發(fā)育�；�移式、墜落式、傾倒式和滾落式崩塌大面積發(fā)育，嚴(yán)重影響高速公路的安全。
對(duì)于大型崩塌體多采用錨索錨桿進(jìn)行錨固，被動(dòng)網(wǎng)、導(dǎo)石網(wǎng)、主動(dòng)網(wǎng)、鋼格柵、攔截樁、攔石墻、剛性明洞棚洞、柔性明洞棚洞、橋改路等十八般兵器針對(duì)性的上陣進(jìn)行處治。

圖14 某崩塌治理前的全景

 

圖15 某崩塌治理后的全景（橋改路+延長(zhǎng)明洞）

但需要說(shuō)明的是，由于被動(dòng)網(wǎng)、主動(dòng)網(wǎng)的耐久性較差，這可能是今后高速公路養(yǎng)護(hù)期間的一個(gè)重大難點(diǎn)。此外，要嚴(yán)格分析卸荷體形成的病害體性質(zhì)，切忌將小型危巖體當(dāng)作深大卸荷體形成的大型、甚至是巨型危巖體進(jìn)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通過(guò)，陡崖頂距后約15~45m的位置發(fā)育由于千枚巖傾倒形成的兩條平行于坡體走向、寬約4～15.1m、長(zhǎng)約89.7m和52.7m長(zhǎng)的鋸齒狀卸荷張拉裂縫。初擬方案認(rèn)為該陡崖為深大卸荷體，擬定采用全坡面錨索工程進(jìn)行加固。但經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和地質(zhì)分析，筆者認(rèn)為其為淺層傾倒拉裂所致，整個(gè)坡體穩(wěn)定的，但上部?jī)A倒體需要加固。后經(jīng)對(duì)坡頂局部?jī)A倒體采用錨固+坡面設(shè)置導(dǎo)石網(wǎng)+坡腳落石槽+防撞墩為主的工程進(jìn)行處治，工程效果良好。

圖16 崖頂傾倒卸體體及其裂縫

 

圖17 某崩塌治理后的全景（傾倒體錨固+導(dǎo)石網(wǎng)+防撞墩、落石槽 ）

 

 

圖18 危巖落石被被動(dòng)防護(hù)之柔性明洞、棚洞

需要說(shuō)明的是對(duì)于明洞或棚洞的設(shè)置，應(yīng)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(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)置，切忌一味教條、套圖等死板的處治。
7、大型傾倒體處治問(wèn)題
對(duì)于大型傾倒體，尤其是下部為橋梁、隧道等重要結(jié)構(gòu)物的地段，工程施作積極貫徹減少隧道開(kāi)挖擾動(dòng)、橋改路提高抗災(zāi)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(shù)人員力求辨別地質(zhì)體性質(zhì)，切忌誤判造成線路通過(guò)的形式、處治措施發(fā)生重在偏離。管理人員應(yīng)廣集意見(jiàn)后應(yīng)及時(shí)做判斷，切忌猶豫不決造成后續(xù)工程方案和工期被動(dòng)。
如某大型傾倒體厚約20～30m，體積約40萬(wàn)方，主要由千枚巖構(gòu)成，坡體節(jié)理裂隙發(fā)育，由于隧道開(kāi)挖擾動(dòng)，大型傾倒體穩(wěn)定性大幅降低，對(duì)下部隧道洞口及橋梁構(gòu)成巨大的威脅。咨詢(xún)時(shí)多次提出加強(qiáng)隧道圍巖加固+橋改路和延長(zhǎng)明洞以提高抗災(zāi)能力+傾倒加固的建議。但由于多種原因遲遲沒(méi)有實(shí)施，造成工期拖延和多次發(fā)生淺層崩塌。最終不得不提高了加固工程規(guī)模而進(jìn)行處治。

圖19 前期傾倒體處治現(xiàn)場(chǎng)

 

圖20 后期+橋改路和延長(zhǎng)明洞為主的傾倒體處治現(xiàn)場(chǎng)

8、斷層與不良地質(zhì)體的辨識(shí)問(wèn)題
川藏高速公路斷裂發(fā)育，造成區(qū)內(nèi)高烈度地震區(qū)不良地質(zhì)體的定性和工程防護(hù)方面認(rèn)識(shí)上的往往存在差異或誤判，不僅延誤建設(shè)工期，甚至造成工程的報(bào)廢，形成了負(fù)面社會(huì)影響。這就要求技術(shù)人員認(rèn)真探索，不唯書(shū)、不唯上，不唯所謂的權(quán)威，認(rèn)真工作，才能防止此類(lèi)事故的發(fā)生。
如區(qū)域性大斷裂瀘定-爐霍大斷裂經(jīng)過(guò)時(shí)造成某段花崗巖坡體呈現(xiàn)典型的“圈椅狀”地貌，其形態(tài)比滑坡更像“滑坡”。但由于斷裂的識(shí)別誤差，造成在某權(quán)威科研機(jī)構(gòu)定性后，設(shè)計(jì)單位和很多專(zhuān)家都認(rèn)為是大型滑坡而要求改線繞避。筆者的推定的斷裂通過(guò)影響所致的“假滑坡”遭到否定，改線工程導(dǎo)致高昂了的工程造價(jià)攀升。

圖21 外貌上像極了滑坡的斷層破碎帶

在改線一年左右后，從鐵二院的川藏鐵路地質(zhì)解譯資料續(xù)結(jié)論看，此處“滑坡”地貌確為區(qū)域性斷裂經(jīng)過(guò)區(qū)所致，而根本不是滑坡，但為時(shí)已晚，實(shí)令人惋惜。因此，在川藏高速公路的建設(shè)過(guò)程中，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，應(yīng)以更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)認(rèn)知分析地質(zhì)現(xiàn)象是永恒不變的主題。
9、地理、人文環(huán)境的問(wèn)題
川藏高速公路所經(jīng)地段自然條件惡劣、施工難度大，環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)脆弱，多民族居住。因此積極探索使用新型的支擋結(jié)構(gòu)是川藏公路的一大特點(diǎn)。如柔性明洞、棚洞，輕型剛架棚洞的大范圍應(yīng)用、圓形抗滑樁、泡沫輕質(zhì)土等的應(yīng)用，極大改改善了建設(shè)條件，與當(dāng)?shù)氐淖匀蝗宋沫h(huán)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(yīng)用減小了高海拔的勞動(dòng)強(qiáng)度

 

圖24 轉(zhuǎn)經(jīng)筒式的圓形抗滑樁應(yīng)用

......
川藏高速公路（雅康、汶馬）雖已建成逐漸通車(chē)，但由于區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境的極其復(fù)雜性，后期高速公路的養(yǎng)護(hù)將是一個(gè)漫長(zhǎng)而嚴(yán)肅的課題。因此，雖然設(shè)置大量的工程監(jiān)測(cè)，但由于監(jiān)測(cè)范圍的有限性、監(jiān)測(cè)時(shí)間的局限性和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的及時(shí)有效處理性......都說(shuō)明川藏高速公路的長(zhǎng)期安全運(yùn)營(yíng)將是我輩永遠(yuǎn)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(shè)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，相比于復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，領(lǐng)導(dǎo)的決策、設(shè)計(jì)和勘察人員的擔(dān)當(dāng)、施工單位的職業(yè)素養(yǎng)、監(jiān)理人員的責(zé)任心才是工程建設(shè)的核心，尤其是技術(shù)人員的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和能聽(tīng)進(jìn)去不同建議的胸襟才是工程建設(shè)安全、經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。
作為國(guó)內(nèi)建設(shè)環(huán)境最復(fù)雜的高速公路或國(guó)道之一，我為能為自己參與5.12汶川地震、川藏公路等大型復(fù)雜工程而感到榮幸。雖幾經(jīng)鬼門(mén)關(guān)，但積累的工程經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，是自己一生的用之不盡的財(cái)富。也希望川藏公路、川藏高速公路的建設(shè)，能為即將展開(kāi)的川藏鐵路提供一個(gè)可供借鑒的工程類(lèi)比對(duì)象，希望我國(guó)的川藏鐵路更上一層樓，希望我們技術(shù)人員為祖國(guó)的大動(dòng)脈暢通提供更雄壯的華章。