东南沿海丘陵区公路边坡灾害成因及防治对策

王爱军

(福建省福州市连江公路事业发展中心，连江 350500)

1 前言

福建省地形素有 “八山一水一分田” 的特点， 约有85%的土地面积为低山丘陵。 长期以来，地形限制影响着福建省内外的交流便利性。为改善福建省的交通状况，国家与省政府投入大量经费建设各级公路，至“十二五”末，全省基本实现了高速公路“三纵八横”、国道“二纵二横”、省道“八纵九横”和农村路网建设任务，促进了全省经济社会的大力发展[1]。然而，受全球气候变化的影响，区域性和局地性强降雨过程频度增加、强度加剧，并在起伏的地形特征叠加作用下，使福建省公路边坡灾害(如滑坡、泥石流、崩塌等)发生几率大大提高[2]。2005 年10 月4 日，受台风“龙王”带来强降雨影响，福州武警指挥学校驻地遭泥石流袭击， 造成85 人死亡的重大事故；2010 年6 月13-27 日，闽西、闽中等地出现长时间的暴雨，导致三明、南平等市大范围内发生山体垮塌、洪水、滑坡、泥石流等地质灾害，阻断交通干道，严重限制灾区交通运输安全，造成77 个县级行政区范围内的922 个乡镇、总计404.86万人受灾，直接经济损失达144.6 亿元[3]。 本文拟在总结归纳公路边坡灾害类型、成因的基础上，着重对各类型灾害的防治对策与综合治理方法进行一步探讨， 为公路边坡防护和处理等工作的优化提供理论依据。

2 东南沿海丘陵区公路边坡灾害类型

2.1 落石

边坡落石是影响公路正常运行的常见灾害之一，由于前期公路建设时对岩体挖掘形成大面积的裸露坡面，坡面上部岩层出现坠空面或陡崖，具有较大的势能，在物理风化与水力侵蚀的作用下， 岩石附着力小于其本身重力， 导致高处的岩石向下坠落从而影响公路路面的灾害现象。此类灾害隐蔽性强，破坏力较小但极易使公路上驾驶人员受惊失控，从而引起较大的安全威胁。

2.2 崩塌

崩塌是指公路边坡岩土体上部岩土受雨水、滞水、重力、震动等作用，其浅层岩土整体坍塌、崩解，移动至中下部相应坡度较缓的位置[4]。 按公路边坡岩土体的移动距离、水分含量及重力作用大小划分，可细分为坍溜、坍塌和崩塌(狭义)。其中，坍溜和坍塌主要受雨水、上层滞水影响，在雨季中常见，且移动距离较短，具有半流体态特征，规模较小，危害程度较崩塌低。狭义的崩塌则是在重力为主要诱导因子，在风力、地震活动等作用下，陡坡上的巨大岩土体突然向下整体翻落或崩解后往下倾倒， 运动时还会与坡面磕碰并崩解体间相互碰撞的过程[5]。其发生隐蔽性强，预测预警过程短，破坏力和破坏范围极大，往往会影响公路正常运行的车辆，造成重大事故。

2.3 坡面泥石流

此类灾害主要发生在公路的土质边坡上， 常由短期强降雨造成，尤其在东南丘陵区花岗岩强风化砂土层，此类灾害较为常见， 大量分布于山体中上部坡度大于35°，下部山体坡度大于25°，冲沟坡度10°以上的公路边坡[2]。其中，因强风化砂土层颗粒粗、粘粒含量少，抗冲能力弱，在强降雨作用下易形成浅层滑坡顺坡面或冲沟快速下滑，土体在前期降雨与大暴雨作用下已经饱和、膨胀并软化， 滑动过程中， 陡坡区的地表径流大量汇集来不及下渗，坡体水力梯度达到临界水力梯度，促使土体液化并转化为坡面泥石流。

2.4 滑坡

由于在公路施工过程中， 对边坡开挖会形成路堑边坡，造成岩土体的抗剪强度下降，原有的稳定坡体的稳定性也随之下降。 高陡边坡(大于30°)的部分岩土体在强降雨作用下，岩土体膨胀变形失稳，沿土壤与岩土体交界面(或称软弱面、软弱带)整体向下滑动，形成厚度1～2 m 的浅层滑坡。 此外，降雨会导致公路边坡上的古滑坡体复活，使已有滑坡体再次发生大规模滑动，这也是影响公路边坡的重要灾害之一。一般而言，滑坡灾害规模较大、治理工程投资也相应较大，属于边坡灾害防治中的难点问题。

3 东南沿海丘陵区公路边坡灾害成因

3.1 自然因素

(1)物质基础

东南沿海丘陵区地质环境十分脆弱， 以变质岩和少部分沉积岩为主，在构造运动和环境因素的共同作用下，地表主要出露强风化的花岗岩， 表层土壤为花岗岩风化形成的红粘土，在公路建设的坡麓地区，发育大量的坡积裙。 这些岩土体具有吸水性好、排水性差、抗冲性差等特点，力学强度低，同时存在风化差异面或堆积面等相对软弱面[6]，在长期降雨的作用下，土体含水量饱和后发生膨胀，孔隙水压力加大后土体软化，滑动面摩擦力降低，进而发生滑坡。

(2)动力条件

公路边坡灾害主要发生在坡度大于25°的山坡，其坡度越大，岩土体的势能转化潜力就越大，综合型灾害发生的风险性就相对提升。 东南沿海丘陵区公路边坡中除河流两岸阶地和坡脚山地为坡度小于25°的缓坡外，山坡中上部多为25°～40°的陡坡， 且沟谷切割深度多在200 m 以上，为滑坡、泥石流等公路边坡灾害的形成提供了动力条件[7]。

(3)触发因子

强降雨是公路边坡灾害的主要触发因子， 而东南沿海地区降雨具有持续时间长、范围广、降水强度大、强降水区域集中的特点，尤其是在每年的台风季节，随之而来的暴雨过程极易诱发沿海公路的边坡灾害。此外，由于沿海海风大，风中夹杂着高盐分颗粒，促进公路边坡裸露面的风化过程及化学分解过程，从而造成岩性松软，进一步提高了公路边坡灾害发生的可能性。

(4)坡面植被抑灾功能低

福建省森林覆盖率虽高居全国第一， 但以毛竹、杉木、马尾松等人工林为主，阔叶树种、灌木所占比例较少。毛竹、杉木根系浅，主根不发达，马尾松受松材线虫病影响，生态功能急剧降低，因此主要人工林树种对坡面水分及坡体的保水、锚固、抗滑能力有限。 在持续强降雨与特大暴雨作用下，土体表层膨胀、软化，土壤层与岩土层接触面形成滑动面，造成坡体失稳，加上毛竹、杉木、马尾松自重及风力影响，表层土壤沿接触面发生溜滑，出现泻溜型的浅层滑坡。

3.2 人为因素

(1)当防护工程缺失或防护标准偏低时，公路建设形成的切坡、高边坡和高临空坡体，在极端降雨条件下是边坡灾害的集中发生区。 道路建设往往造成坡面水文路径改变，道路以上坡体地表径流沿道路排泄，而道路缺乏排水设施，强降雨往往造成路面严重冲刷、产生裂隙，径流沿道路裂隙下渗，进而引发道路下部山体发生滑坡。

(2)公路边坡养护技术水平缺失

在当前公路养护工作中，着重于路面保养、绿化种植等方面，缺乏对边坡的防护工作，或者职能划分时未明确边坡工程的养护方，容易造成路面养护水平高、边坡工程却出现损害的现象。此外，公路边坡养护技术规范主要针对的是高等级公路，缺乏中低等级公路养护的规程，难以达到养护工作均有据可依的程度。 因此，在加强公路边坡日常养护工作的同时，应尽早出台普通公路边坡养护的技术规范，达到公路养护工作综合化、整体化的最终目的。

4 防治对策

4.1 加强公路边坡灾害的宣传工作

针对公路使用者对边坡灾害危害认识不足，防灾、减灾意识淡薄的现状， 建议加大公路边坡灾害的科技知识普及，提高群众本身的防灾、减灾意识与水平；同时逐步建立群策群防体系，实现公路全路段全民防灾、减灾，同时制定灾害的预测、预警、预防方案，最大限度地规避和防治边坡灾害。

4.2 优化公路边坡灾害的治理措施

采用以防为主、多种治理措施并用的策略，对公路路段内所有潜在边坡灾害点登记在册，定时监控，强降雨时期随时监测，预防边坡灾害的发生。从时间和立体结构出发， 通过生态工程防护措施配套岩土工程防护措施的方法，边坡治理初期主要运用岩土工程措施的拦挡效果，后期岩土工程功效减弱时发挥生态防护技术的根系锚固和拦水截沙作用和景观美化功能。

4.3 积极采用先进的治理方法

关注国内外的研究动态， 掌握公路边坡防护中已有的新技术、新方法，根据东南沿海丘陵区的地貌特征、环境状况、地质条件，积极引进适合于本区公路边坡防护的新技术，或在区域内公路边坡上开展自主研究，归纳总结出适合本区的新技术，提高防护技术水平和使用年限，编撰有据可依的技术手册， 为公路边坡灾害防治发挥有效的促进作用。

5 养护工程实例

5.1 工程背景

2017 年10 月， 福州市连江公路事业发展中心接养省道308 线黄岐至潘渡段公路， 其中黄岐至筱埕段就属于典型的东南沿海丘陵区公路。 该路段边坡受海洋气候影响较大， 现场边坡绿化防护成活率不高， 造成坡面裸露，风化严重，且有局部发生溜方掉块现象，对过往的行人和车辆造成严重威胁。

5.2 治理方案

考虑大面积削坡带来的经济负担， 在结合地质调查资料后，福州市连江公路事业发展中心采用SNS 柔性防护网防护现场裸露坡面、 避免松散破碎的石质边坡向路面掉落石块[8]。

5.3 施工方案及注意要点

(1)坡面预处理

依据《公路养护安全作业规程》(JTG H30-2015)规定的与坡脚及高空作业相关的安全措施， 特别是坡脚处交通疏导和隔离，应设置简易管架并安装挡板，消除落石隐患。应在坡面的上部和中部设置安全绳锚杆，施工人员利用安全绳清除坡面及坡顶浮石浮土和绿植， 做好局部地形修整工作，并确定好便于施工钻孔的4.5 m × 4.5 m 规格的锚杆孔位。

(2)钻孔

选择好锚杆孔位后， 在前期修整的低凹处钻取锚杆孔位，钻孔深度大于锚杆外露环套的长度(一般孔深应比锚杆长度长5 cm 以上)， 以保证锚杆整体埋入边坡内，一般口径为20 cm，深20 cm。 为了方便灌浆和保证灌浆的饱满，锚杆孔向下倾斜与水平方向的夹角应不小于15°，并尽可能使锚杆和坡面垂直， 充分发挥其垂直锚固力的效应。钻凿锚杆孔时以5 m 深度钻孔并清孔，且孔径应≥5.5 cm。

(3)注浆

注浆液标号为M30， 宜用灰砂比1∶1～1∶2、 水灰比0.45～0.50 的水泥砂浆或水灰比0.45～0.50 的纯水泥浆。为确保浆液固体作用良好，选用500 号水泥(42.5 普通硅酸盐型)、粒径≤3 mm 的中细砂进行加水混合，注浆后养护至少3 d 才能进行下一步操作。

(4)安装纵横张拉绳及格栅网

安装纵横向张拉绳时锚杆的抗拔力≥80 kN，张拉绳拉紧后若其长度＜30 m 时两端用3 个绳卡与锚杆外露环套固定连接、长度＞30 m 时则用4 个绳卡，锚杆外露凹坑则用C20 混凝土灌浇填平，加大锚杆锚固力。铺设格栅网时，格栅网重叠处≥10 cm 防止滚石从重叠处漏出，并用扎丝将格栅网绑结固定在张拉绳网上。

(5)安装缝合绳

铺设张拉绳网并用长31 m 的φ8 钢绳作为缝合绳，将每张张拉绳网与四周支撑绳进行缝合。 缝合网形成后进行预张拉， 随后用两个绳卡将缝合绳两端与网绳进行联结。

6 小结

东南沿海丘陵区公路边坡受环境因素、 地质条件等影响，灾害数量多、类型复杂，边坡灾害防治工作不容忽视。针对边坡灾害的防治工作，本文提出了加强公路边坡灾害的宣传工作、优化公路边坡灾害的治理措施、积极采用先进的治理方法等对策，并结合公路养护实例，旨在维护公路边坡的稳定性和公路的正常运营， 促进公路边坡治理水平的进一步提升。