省道S101線公路水毀的成因與防治措施

張 源，施學東

(新疆石河子公路管理局)

省道S101線公路水毀的成因與防治措施

張 源，施學東

(新疆石河子公路管理局)

省道S101線公路全長308 km，四級路有302公路，這些公路設計標準低，缺少必要的防護構造物，不能滿足泄洪的需要，抗災能力先天不足，部分公路是沿溪線，半填半挖工程較多，一遇到暴雨、山洪沿河公路及其防護建筑物就會因洪水沖淘刷而造成路基坍塌、挖方路段邊坡塌方和泥石流等災害。而真正困擾公路養(yǎng)護單位的是經(jīng)濟問題，技術問題和一些人為因素。將從自然因素、非自然因素、設計因素、人為因素和經(jīng)濟因素等方面來分析省道S101線K167～K308段水毀的成因，并針對各種因素提出了相應的防治措施。

公路;水毀;防治措施

1 水毀的成因

1.1 自然因素

(1)邊坡塌方形成的原因

省道S101線位于天山山脈，沿線山高溝深，地勢陡峻，并且地質結構復雜，斷裂發(fā)達，屬新構造動強烈，地震裂度大的地區(qū)，其表面淺層破碎，植被生長不良，坡面侵蝕及風化作用強烈，極易于發(fā)生山體邊坡塌方。如K173～K175段多處每年春天冬雪融化后和夏秋季下完中量的雨后都會發(fā)生風化的巖石邊坡塌方，路面上堆積著大量的巖石和泥漿而阻斷交通的事，小的幾十立方，大的幾百立方。

(2)泥石流形成的原因

S101線在地形上多為狹窄而幽深的峽谷，谷壁陡峻，溝床狹窄，縱坡較大，而公路的走向多與河谷相交。松散的固體物質在雨水的浸潤作用下，固體物質得以大量充水達到飽和或過飽和狀態(tài)，物質結構被破壞，磨擦力減小滑動力增大處于塑化狀態(tài)，雨量大到一定程度后形成暴雨，暴雨夾帶著大量的土等固體物質匯入陡峻的河谷，形成突然的短暫的間歇的暴雨泥石流。沿線區(qū)域地山區(qū)公路發(fā)生的泥石流可歸納為以下兩種類型。

①稀型泥石流:每年沿線路多有發(fā)生。如K174+368處山谷出口的過水路面每年春天冬雪融化后和夏秋季下完暴雨后，路面上都會堆積著大量的泥石而阻斷交通的事，小的十幾立方，大的幾十立方。

②粘性泥石流:水和固體物質凝聚為粘稠的整體，以相同的速度作整體運動堵塞橋涵，擠壓河道，抬高河床，致使沖毀路基、路面及防護設施或淤埋路基。如K228+400處一道直徑1.5 m的圓管涵就因為泥石流堵塞了涵管而使涵洞報廢，后續(xù)的泥石流把涵洞出口的急流槽和截水墻全部沖毀，造成了路基坍塌了2/3交通一度中斷，養(yǎng)護單位為疏通道路便用裝載機挖公路左側的山體回填到右側的路基坍塌處，經(jīng)過數(shù)次挖、填，原本是直線段的道路現(xiàn)在已成了半徑非常小的左轉彎后右轉彎的危險路段。

(3)洪水形成的原因

山區(qū)春融洪水多發(fā)生在每年的4月中旬～5月中旬，秋季暴雨多發(fā)生在7～8月份，從范圍來看都屬于歷時短、強度大，總量大類型的暴雨，加上狹窄而幽深的峽谷，谷壁陡峻，溝床狹窄，溝床縱坡大，流域形狀便于洪水、泥石流匯集，這樣的地理地形最容易激發(fā)主流域的大洪水，暴雨致使河水暴漲，在這種暴雨引發(fā)的特大洪水的沖擊下，沿線與河并行或相交的公路橋梁、涵洞每年都會遭到不同程度的破壞。S101線路基水毀發(fā)生的部位大部分處于河道凹岸一側，正處于山洪的迎水面上，對路基和擋墻沖刷十分嚴重。如1996年7月金溝河上游遭遇突發(fā)性暴雨，各個山溝的洪水夾雜著松散固體物質匯集成了強大的稀性泥石流龍頭而沖入金溝河河床，在洪水和泥石流的共同作用下造成河床因淤積而增高，洪水改變了流向，向著金溝河大橋兩頭的橋頭引道沖刷過來，導致兩邊橋頭引道和下游東側漿砌卵石擋墻和路基全部沖毀。

1.2 非自然因素

(1)原公路建設標準低

S101線公路建于20世紀60年代，屬于國防戰(zhàn)備公路。由于歷史條件限制和主導思想的影響，原公路設計標準偏低，許多沿河岸走路段防護工程設置較少，坡陡彎急，道路狹窄，再者防護工程經(jīng)過這些年的沖刷，絕大部分工程的基礎埋置深度不夠，因此經(jīng)不起洪水的沖刷，基礎經(jīng)多年沖刷外露者較多，而且部分工程皆為漿砌片石結構，近年來，在公路養(yǎng)護中，對已出現(xiàn)的問題雖進行了鞏固處理，但還是不能徹底解決存在的問題。

(2)設計因素

修建時工程設計方面不合理是造成水毀的重要原因之一。主要表現(xiàn)在:小橋涵設置不當或孔徑偏小，加之涵底坡度平緩，不能通暢排水及輸移顆粒泥沙，故堵塞后沖毀路基路面。防護工程缺少沖刷計算，路基工程缺少邊坡穩(wěn)定性，防護支擋工程缺少力學計算，由此造成了相當數(shù)量的路基坍塌、擋墻倒塌、橋涵淤塞等問題。如沿線許多涵洞進出口的錐坡、路基護坡都為干砌卵石極不利于水對路基的沖刷。

(3)人為因素

違反自然規(guī)律，破壞生態(tài)平衡。諸如在公路沿線隨意開山采石，盜伐林木和原生態(tài)植物，加大了水土流失的程度，使河床斷面一再受到壓縮，致使水位升高，河道變遷，流速增大，沖刷力增強，沿河公路因這些因素造成的毀壞最多。如1993年7月因暴雨使K203+458處的一孔13 m鋼筋混凝土拱橋上部結構及橋頭引道和部分路基被沖毀。經(jīng)調查水毀原因時發(fā)現(xiàn)，主要是上游隨洪水漂浮下來的樹木堵塞了橋孔，阻礙了橋孔泄洪，強大的水壓和沖擊力最終把拱橋給沖毀了。

(4)養(yǎng)護資金投入不足

由于國家政策的調整，S101線國防公路的性質不再顯著，加上這些年重建輕養(yǎng)的管理理念，造成山區(qū)公路養(yǎng)護資金緊缺，公路養(yǎng)護投資不足又導致養(yǎng)護單位對疏通河道、清理橋下淤積、清理涵洞進出口堆積物、防護設施的維修等工作做的不徹底。對水毀防治的資金分配僅限于水毀后修復費用，而且每年投資不足，造成因投資限制了修復設計標準，水毀積欠增多，抗災能力下降，并逐漸陷入惡性循環(huán)。

2 防治措施

2.1 洪水的防治措施

(1)清理橋下淤積，根據(jù)橋梁上下游的地形在適當?shù)奈恢眯藿▽Я鲏?。對沿線各大中橋的八字墻、漿砌卵石護坡等防護設施進行維修加固。

(2)清理涵洞進出口的淤積，加固涵洞八字墻、堆坡、截水墻等構造物。

(3)路基路面被洪水沖毀的地段多處在頂沖河段，原公路靠山繞行建在半填半挖或填方路段，而沿河側護砌較少，未做必要的基礎防護和調水設施。防治的措施是通過在修復工程中取順線形，調治流水方向，靠河側路基新建護坡、擋土墻等防護工程。如:1997年7月21日的暴雨使K204+420～K240+810段路基護坡被沖毀路面還剩下2.5 m，K203+700～K203+770段路基被沖毀路面還剩下2.7 m。通過外業(yè)勘測，在修復K204+420～K204+810段時取順了線形，調治了流水方向，靠河側路基新建了380 m護坡、10 m導流壩等防護工程，從而穩(wěn)固了路基，線形美觀順適，河道流水通暢，抗洪能力增強，路況有了很大的改觀。

(4)對原有防護構造物被洪水沖毀的路段，采取在原路基靠河側恢復擋墻或護坡，并布設堤壩調整流速，形成環(huán)流減少沖刷的方法，在河道較窄地段修建防護工程，減少路基邊坡對河床斷面的壓縮，以增大排洪斷面面積和增強防洪抗洪抗沖刷能力。對沿線漿砌卵石護坡等防護設施進行維修加固。如1998年在冰溝橋下游右側修建了38 m漿砌卵石擋土墻，并對冰溝橋的上下游漿砌卵石護坡進行了維修。

2.2 塌方的防治措施

對易塌方的土質公路邊坡，采取種植當?shù)啬突畹闹参铮弥参锔倒潭ū硗?，或采取上擋下護的防護工程處理。對分化嚴重的石質邊坡，可采取坡面噴漿防護，現(xiàn)階段治理措施以清除為主，在橋頭引道、高路堤和高邊坡上種植沙棘等灌木，既防護了邊坡，也綠化了公路，經(jīng)過處理增強了公路的水防洪能力，大大減少了水毀損失。

2.3 泥石流的防治措施

在形成泥石流的山谷中下部位，修建鐵絲籠攔擋壩或砌筑石質階梯抑制泥石流的流速，形成停淤場。在K228+400處修建過水路面或單孔小橋，在沒有修建之前治理措施以清除為主。實踐證明大型的機械車輛在搶修水毀中作用是不可忽視的，養(yǎng)護部門配備施工機械，增強機械化施工能力，不但能減少阻斷時間，而且經(jīng)濟效益也是不可估量的。

2.4 優(yōu)化水毀修復工程設計

(1)堅持公路的線路和橋涵的防護設計標準。選定沿溪路線時不能過分壓縮河床，路線應避開河道和頂沖地段。修建構造時要認真進行水文計算，以決定防護擋墻的高度和基礎埋深。

(2)在泥石流易發(fā)區(qū)，通過泥石流地區(qū)的橋涵，其設計流量應考慮泥石流影響而相應加大，并以泥石流的運動狀況進行水文計算，一般采取加大孔徑不壓縮河道一橋跨越的原則。

2.5 加大養(yǎng)護資金的投入

增加養(yǎng)護費用的投入，是根治水毀的先決條件。增加投資可以減少水毀的積欠，變惡性循環(huán)為良性循環(huán)，提高公路通行能力，最終達到節(jié)省投資的目的。

3 結論

水毀防治工作是長期性的任務，要想徹底解決公路水毀問題，就當前來說著重解決的應是技術問題和加大資金投入的問題、工程質量問題，堅持以預防為主結合的原則。通過人為因素的參與，對公路不利的自然條件予以抑制，通過技術引進和合理開發(fā)利用，依靠科技進步，增強主動防護意識，在保證合理的工程設計和嚴格的工程質量管理的前提下進行防護工程實踐，公路的防洪抗災能力將逐年增強，水毀災害將逐步達到根治的效果。

［1］公路養(yǎng)護技術規(guī)范(JTJ073-96)［S］.北京:人民交通出版社.

U416.1

C

1008-3383(2012)08-0050-02

2012-03-07

張源(1973-)，男，新疆石河子市人，主要從事公路養(yǎng)護工程研究。