新藏公路(新疆境内)病害调查研究

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  [摘要]新藏公路竣工四十余年来,水毁、泥石流、翻浆、积雪、涎流冰不断,病害治理工程是公路保通的重中之重。2012年10月15日至2012年11月18日,在广泛搜集沿线地质、地貌、水文、气象、公路勘察设计等资料的基础上,对新藏公路新疆段道路地质病害及工程地质进行了勘察作业。调查结果显示新藏公路病害形势依然严峻,并对病害防治提出了对策和建议。
  [关键词]新藏公路 水毁 泥石流 崩塌 翻浆
  [中图分类号]P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-12-190-2
  1沿线自然环境概述
  新藏公路(新疆境内)沿线最低点海拔为1347.3m的叶城县城,最高点为海拔5343.5m的界山达坂,高差达3996.2m,而水平距离仅430km,其地形梯度达9.3m/km[1]。公路由塔里木盆地边缘的叶城开始,经过昆仑山山前冲、洪积平原,进入昆仑山,先后跨越阿卡子达坂、赛里亚克达坂、柯克阿特达坂、康西瓦达坂、奇台达坂和界山达坂等六座高山,穿过柯克亚河、哈拉斯坦河、赛拉克河、麻扎沟、叶尔羌河、黑黑孜江干沟、赛图拉河、喀拉喀什河及阿克赛钦湖等9条河、湖及溪沟。沿线经过西昆仑山山前冲、洪积平原、西昆仑山区、中昆仑山区及中昆仑山山原盆地区四大地貌单元区,地貌类型复杂多样。依据沿线的地形地貌特征,结合公路工程地质特征,将新藏公路的地形地貌划分为以下几个类型:山原盆地区、山原河谷区、山峡谷区、宽阔河谷区、山前冲洪积倾斜平原区。
  2工程地质分区及各区段病害分布
  新藏公路新疆段按照地貌单元、地貌类型及地理单元划分工程地质区;按照地理、水文及环境地质因素,并结合公路病害类型、成因、特征、分布等划分工程地质段。全线共划分为四个工程地质大区、十六个工程地质段。
  2.1西昆仑山北麓冲、洪积倾斜平原工程地质区(Ⅰ区)
  该区仅一段,全长73km,属平原微丘区。公路沿山前冲、洪积扇边缘上行,至k020进入柯克亚河宽谷区。沿线发育有3~4级阶地,河漫滩及Ⅰ、Ⅱ级阶地发育,公路离山距河较远,路线线型舒缓平顺,但路基较低,防护工程不足,部分桥涵须重建。局部路段有路面过水、河流水毁及坡面碎落现象,该段道路病害轻微,属于工程地质条件良好段。
  2.2西昆仑山高山深切峡谷工程地质区(Ⅱ区)
  (1)Ⅱ1区段:普沙k073+000~k105+000
  该段为柯克亚河谷沿溪线段,长32km,属于山岭重丘区。该段河谷大部分宽200~300m,局部仅30~50m宽,山岭高200~300m,支沟发育,地形切割较强烈。该段降水量虽不大,但降水历时短、雨强大,形成山沟和河流洪水,冲蚀路基及路面。由于路基低,导致水毁严重,局部地段山坡表层黄土滑塌,属于工程地质条件一般地段。
  该段有路面水毁5段、河流水毁3段
  (2)Ⅱ2区段:k105+000~k124+800
  该段为阿卡子达坂越岭线段,全长19.8km。公路由k105沿柯克亚河右岸山坡展线上山,山谷宽20~50m。该段岸坡陡峻,岩体中等风化。受褶皱断裂活动影响,岩体破碎松动,加之开挖后未支护,造成岸坡不稳、崩塌、落石、碎落严重;公路至k120哈拉斯坦河一深切峡谷支沟,该沟为一泥石流沟,两岸岸坡不稳,崩塌、碎落严重。该段病害类型多,灾害严重,属于工程地质条件较差段。
  该段地质病害主要有积雪1段、涎流冰1段、崩塌1处、碎落2段、泥石流1条、水毁1段。
  (3)Ⅱ3区段:k124+800~k160+800
  该段为哈拉斯坦河峡谷沿溪线段,全长36km,属于山岭重丘区。公路在k134+900及k160+800两次跨过哈拉斯坦河,利用两岸有利地形展线。路线多沿巨大冰川泥石流扇、冰水扇地边缘和河漫滩、河流低阶地布线,受两岸泥石流扇地顶冲挤压和河流冲刷掏蚀,路基不稳。沿途漂砾、巨砾布满河谷两岸,公路时上扇时下河,处于上有泥石流淤埋、下有河流冲蚀的困境,防灾形势严峻。该段水毁、泥石流及崩塌灾害严重,属于工程地质条件极差段。
  该段有大型泥石流沟12条、基岩崩塌2段,、河流水毁及路面水毁9段,松散堆积层边坡碎落、坍塌1段。
  (4)Ⅱ4区段:k160+800~k194+200
  该段为哈拉斯坦河右岸支流赛拉克河沿溪线段,全长33.4km,属于山岭重丘区。公路在库地桥k160+800跨越哈拉斯坦河主河进入赛拉克河河谷,逆流而上,公路利用河流两岸Ⅰ级阶地、河漫滩及泥石流堆积扇边缘有利地形布线。河谷较窄,公路临河靠山,路基较低,坡面泥石流、冰川泥石流、洪水及河流水毁为该段主要病害,除坡面泥石流规模较小外,冰川泥石流堆积扇巨大,在200~500m之间。该段属于工程地质条件极差段。
  该段病害有冰川泥石流沟22条、坡面泥石流19处、路面水毁及河流水毁3段、松散层边坡坍塌、碎落1段。
  (5)Ⅱ5区段:k194+200~k226+000
  该段为赛里亚克达坂越岭线段,全长30.8km,属于山岭重丘区。公路从k194+200上赛拉克河右岸谷坡,经过数个回头弯上赛里亚克达坂。沿途泥石流病害规模为中、小型,危害较轻;由k212+600展线上坡,岸坡较稳,冬季有积雪、涎流冰病害;k217+200至赛里亚克达坂顶后展线下山至k226到麻扎沟底。该段公路纵坡较大,路基较窄,支挡工程不足,但病害较轻,属于工程地质条件一般地段。
  该段主要道路病害有泥石流16条、边坡崩塌、碎落1段、积雪1段、涎流冰1段。
  (6)Ⅱ6区段:k226+000~k240+800
  该段为麻扎沟峡谷沿溪线段,长14.8km,属于山岭重丘区。公路沿叶尔羌河右岸支流麻扎沟顺流而下,山谷狭窄,岸坡高陡,边坡破碎,河流下切强烈,碎落、坍塌、及水毁严重。该段公路平纵指标较低,路基宽度不够,展线余地不大,整治难度大,属于工程地质条件较差段。   该段主要道路病害有泥石流2条、水毁1段、崩塌、碎落1段。
  (7)Ⅱ7区段:麻扎k240+800~黑黑孜江干k308+900
  该段为叶尔羌河宽谷沿溪线段,全长68.1km,沿线属于叶尔羌河上游地区,为平原微丘区。公路沿河流右岸Ⅰ级阶地、漫滩和巨大的冰川泥石流、冰水扇地展布,线位较低,受叶尔羌河特大冰湖溃决洪水和支沟泥石流严重威胁。该段最大的泥石流沿线长达1300m,路面淤积及水毁十分严重,原过水路面及桥涵被破坏无遗。但由于河谷较宽,线位在扇地、滩地、阶地上可适当调整。该段泥石流、水毁、碎落病害严重,属于工程地质条件较差段。
  该段主要病害有泥石流17条、水毁9段、边坡碎落、落石6段。
  2.3中昆仑山高山宽阔河谷工程地质区(Ⅲ区)
  (1)Ⅲ1区段:柯克阿特达坂k308+900~赛图拉k354+500
  该段为和田河上游喀拉喀什河支流赛图拉河宽窄相间河流沿溪线段,全长45.6km,属于山岭重丘区。公路从柯克阿特达坂以一组回头线下至赛图拉河谷,河谷以宽谷为主,局部地段较为狭窄。泥石流是该段主要病害。此外,由于路基低,多顺地爬,水毁较严重,k342+500~k343+700有坡面碎落、坍塌病害。该段属于工程地质条件较差段。
  该段主要病害有泥石流9条、坡面碎落、坍塌1段、水毁8段。
  (2)Ⅲ2区段:赛图拉k354+500~k411+800
  该段为喀拉喀什河宽谷沿溪线段,全长57.3km,属于平原微丘区。公路从赛图拉向南,再向东沿喀拉喀什河干流逆流而上,河谷宽阔,宽度在500~3000m之间,地势平坦,沿河水草丰沛,河流呈辫状水系,左右游荡于宽谷之中。该段路线平纵指标较高,线型顺畅舒展。该段主要病害为泥石流、路面水毁及河流水毁,部分地段有风沙灾害,淤埋涵洞。属于工程地质条件较好地段。
  该段主要病害有泥石流沟14条、水毁路段13段、风沙灾害1段(k343+700~k368+000)、边坡碎落、坍塌2段。
  (3)Ⅲ3区段:k411+800~康西瓦k436+200
  该段为康西瓦达坂越岭线段,全长24.4km,属于山岭重丘区。该段为改造线路,原有老线从k415处沿喀拉喀什河宽谷沿溪而上至康西瓦,线路较长,后经改造,截弯取直,直接跨越康西瓦达坂,路线缩短4~5km。康西瓦达坂山势浑圆宽坦,但路基较低,冬季有风吹雪病害,部分路段有轻微水毁,属于工程地质条件较好地段。
  该段主要病害有水毁8段、风吹雪1段。
  (4)Ⅲ4区段:康西瓦k436+200~k509道班k509+300
  该段为喀拉喀什河山原河谷沿溪线段,全长73.1km,属于平原微丘区。公路从康西瓦沿河漫滩逆流而上,该段河谷宽100~1000m,河漫滩草丛稀疏,有风沙上路,但病害较轻。公路沿右岸阶地、河漫滩及泥石流扇、洪水扇展布,有轻微水毁及泥石流;在k456~k461、k473~k474、k479~k482、k484~k486四段的依山线路崩塌、碎落严重;康西瓦、大红柳滩两段公路因地下水位高,路基潮湿,有翻浆病害发生。该段属于工程地质条件一般路段。
  该段主要病害有泥石流7条、水毁20段、边坡崩塌、碎落4段、翻浆2段。
  (5)Ⅲ5区段:509道班k509+300~k550+000
  该段为奇台达坂越岭段,是山原河谷向山原盆地的过渡带,全线长40.7km,局部属于山岭重丘区,大部分属于平原微丘区。公路在k509+300处跨过一大型冰川泥石流沟后,沿古老冰碛台地边缘,由河谷进入山原盆地,地势平坦开阔,盆地宽1km左右,冰雪融水由支沟流入盆地中央,地下水位高,路基潮湿,发育有岛状多年冻土[2],路基沉陷翻浆严重,冬季有积雪、涎流冰病害。该段属于工程地质条件较差段。
  该段主要道路病害有涎流冰5段、翻浆9段、风吹雪1段、水毁2段。
  2.4中昆仑山山原盆地工程地质区(Ⅳ区)
  (1)Ⅳ1区段:k550+000~k661+000
  该段为阿尔赛钦湖山原盆地沿线段,全长111km,属平原微丘区。公路除从奇台达坂进入湖盆段外,其余大部分从湖盆中央最低部位穿过。湖盆宽5~15km,由两侧山麓地带向盆地中央倾斜,水位较高,含盐量大,路基潮湿,岛状多年冻土发育。该路段主要病害为冻土、沉陷、翻浆、水毁和风吹雪、积雪。由于沿途多为粉砂土,且含盐量高,路基密实度不够,受大风、地下水、地表水影响,路基稳定性极差。该段病害轻微,属于工程地质条件较好段,唯筑路材料较缺。
  (2)Ⅳ2区段:k661~界山达坂k686
  该段为界山达坂越岭线路,全长25km,属于山岭重丘区。公路从k661咸水湖边上坡,沿线山坡平缓,山岭浑圆,线型舒展。该段主要病害为冬季积雪、多年冻土和季节冻土、冰雪消融引起的翻浆。每到春、夏季,运输旺季,受载重货车、辗车挤压,路基软弹,路面坑槽泥泞,行车十分艰难,严重阻车断道。该段属工程地质条件较差段。
  3对策与建议
  3.1关于开展泥石流、冰川溃决洪水和水毁病害专题研究的建议
  (1)在沿线泥石流、洪水、水毁严重的哈拉斯坦河、叶尔羌河及哈拉哈什河选择3-5条典型泥石流沟以及3段典型水毁路段开展深入的专题研究,在查明病害形成机制、灾害现状、活动规律、发展趋势的基础上,提出其相应经济合理、行之有效的整治方案和防治措施。
  (2)在上述研究基础上,开展典型灾害试验示范工程防治工作,同时对其进行监测研究,总结经验教训,以便修改完善,形成成熟的防灾工程模式,在全线推广普及和应用。
  3.2关于雪害整治方案研究建议
  (1)开展新藏公路雪害专题研究,通过2-3年定位、半定位和流动观测研究,查明新藏公路各类雪灾的成因、分布、特征、性质、频率及成灾方式,提出各类雪灾的防治原则和整治方案、措施。
  (2)开展不同路基断面型式、不同坡向、不同地形部位、不同类型雪害的防雪试验工程,以寻求最佳路基断面型式、路基填土高度和其它防雪方法措施,以便推广普及。
  (3)雪害路段除必要的防雪工程措施外,还应加强清雪和养护工作。建议开展该路段雪灾抢险救灾快速反应系统研究,主要包括雪情灾害信息的获取、传递、抢险队伍、物资、机械的组织和调配,抢险救灾方案的制定和实施等。
  3.3关于开展柯克阿特达坂滑坡勘察研究的建议
  建议对该段两个滑坡开展专门勘查和研究工作,查明滑坡的滑动界线、滑坡厚度、体积、成因、机制、发育历史、活动现状及发展趋势,对其稳定性进行分析和评价,提出抗滑设计的参数及工程措施和方案。
  3.4关于开展新藏公路509道班~界山达坂之间冻土、盐渍土、翻浆路段试验工程研究的建议
  (1)利用各种勘查手段,查明该路段的多年冻土上限及其与地形、地貌、地质、气象、水文、植被、土壤盐分的关系,查明冻土的分布范围、厚度、类型、含水量及结构特征等。
  (2)修筑试验路段,结合青藏公路经验,以确定各路段路基稳定所需的最小填土高度及路面材料。
  (3)该路段基本无永久性桥涵工程,建议修筑适量的波纹管涵和其他型式的试验涵。
  (4)对该路段地温进行观测和研究。
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