山區(qū)高速公路水毀的設計原因淺析

張世洲

（遼寧省交通規(guī)劃設計院沈陽市 110166）

山區(qū)高速公路水毀的設計原因淺析

張世洲

（遼寧省交通規(guī)劃設計院沈陽市 110166）

對遼寧東部山區(qū)高速公路幾處典型的水毀病害原因進行分析，在外業(yè)調(diào)查、內(nèi)業(yè)設計、路基防護排水及橋涵設計方面提出建議，供相關人員參考。

山區(qū)；高速公路；水毀；設計

1　引言

隨著公路建設水平的提高，公路抵抗自然災害的能力顯著增強，特別在對山區(qū)公路水毀的預防和治理方面積累了不少成功的經(jīng)驗，但水毀現(xiàn)象仍然十分頻繁，還沒有得到根治，究其原因有設計方面的，也有施工方面、養(yǎng)護方面的。

公路建設設計是源頭，本文從設計角度，以近年修建的遼寧東部丹東山區(qū)高速公路幾處典型的水毀特征，分析造成公路水毀的設計方面原因，從設計源頭上避免水毀現(xiàn)象的發(fā)生，為今后山區(qū)高速公路設計提供借鑒。

2　公路水毀典型特征

2.1沿河路基沖毀

丹海高速K102+300～K102+550段（如圖1所示）。

現(xiàn)場情況：右側(cè)填方路基掏空、沖毀，路基最窄處僅剩余一個車道，其余段落掏空部分已進入硬路肩。其它段落路基防護完好，改河起點處路基側(cè)的河岸防護未沖毀，另一側(cè)河岸防護部分段落沖毀。

原因分析：改河起點處通過一曲線，逐漸向路基靠攏，靠攏后與路基并行；在暴雨期間，河水在改河起點處外側(cè)沖出，繞過主線K102+240～K102+300右側(cè)的土包沿主線向大樁號沖刷，直接沖毀堤岸、護坡，逐步將下游路基的護坡及硬路肩部分沖毀、掏空。而原設計只給出了35cm厚漿砌片石砌護顯得有些薄弱，特別是改河彎道處，抵擋不住河道暴雨徑流的沖刷。

原設計：在對應主線樁號K102+220～K102+ 200段路基右側(cè)設計進行了改河，河底寬度為50m，壩高2.5m，壩頂寬4m，底寬7m，河岸內(nèi)側(cè)坡率1∶1，外側(cè)坡率1∶1.5，與主線并行段，河岸坡與主線邊坡間填平；兩側(cè)河岸均采用35cm厚漿砌片石砌護到頂，河壩外側(cè)無防護。

可見沿河公路侵占河道，對河道的改移要慎重對待。設計在外業(yè)期間，應加強水文調(diào)查和水文計算，特別是河道的變遷、沖刷情況，河道內(nèi)是否有阻礙物（河道斷面的變化）等，要做好沖刷深度的計算。對于沿河路基的防護，在河道順直段，漿砌護坡能夠起到一定作用，但也多有局部破損。對于河道順直的沿河路基，可以考慮漿砌護坡，但應適當加厚（如50cm），基礎要有一定的埋置深度（在沖刷線以下），防護外側(cè)應采用拋石、護坦，同時視流速和沖刷情況增加石籠防護。對于河道曲線段的迎水側(cè)應加強防護，建議采用片石混凝土擋墻的形式，同時輔以石籠等措施。

2.2沖溝泥石流

丹海高速K89+880主線右側(cè)沖溝（如圖2所示）。

現(xiàn)場情況及原因分析：暴雨期間，沖溝匯水裹挾流域內(nèi)的松動卵礫石、部分泥沙沿沖溝下行，沖溝匯水流量大、流速快，將坡頂一定范圍內(nèi)的覆蓋層沖掉，形成局部泥石流，一同下泄，大量泥、沙、碎石、卵礫石沖到路面上，坡頂沖溝淤積大量卵礫石；右側(cè)挖方邊坡第一級沖刷嚴重。

原設計：K89+820～K89+880右側(cè)為2級邊坡，坡率為1∶1.25、1∶1.5，地質(zhì)為表層覆蓋1～2m全風化花崗巖，下部為風化不均勻的花崗巖；沖溝排水措施在邊坡內(nèi)暗埋1-1.0m管將沖溝匯水引入邊溝，加大暗埋圓管邊溝為1-1.0m。

可見路線經(jīng)過沖溝時，應結(jié)合匯水確定排水方案。以攔擋和排導相結(jié)合，而不是簡單地將沖溝匯水引入邊溝。在今后設計中，特別是外業(yè)調(diào)查工作中，應重視對原有沖溝的調(diào)查，包括植被覆蓋情況、沖溝兩側(cè)山體的土質(zhì)、沖刷情況等。對發(fā)生過泥石流現(xiàn)象的沖溝，首先從設計方案上盡量采取避讓，如受客觀條件制約避讓不了的應采取必要的工程措施加以攔截、疏導或跨越，避免阻塞交通等類似情況發(fā)生。應盡量避免將匯水較大的沖溝挖斷，然后引入挖方邊溝。若必須挖斷，則應考慮增加構(gòu)造物或上游改溝，以免匯水超出邊溝的排水能力，造成路面積水和填挖交界處的路基沖毀。

2.3路基挖方邊坡滑塌

丹通高速K1059+950右側(cè)（如圖3所示）。

現(xiàn)場情況及原因分析：K1059+950右側(cè)30m長邊坡滑塌、坡面滲水，坡體為土石混雜風化巖質(zhì)邊坡。從現(xiàn)場發(fā)生的水毀情況看，挖方路基特別是水穩(wěn)性較差的表層全風化巖質(zhì)邊坡易發(fā)生邊坡淺層滑塌，分析主要原因為通車時間較短，綠化尚未達到強坡固土的最佳狀態(tài)，受強降雨侵蝕后，土的粘聚力、內(nèi)摩擦角等物理性質(zhì)降低，造成邊坡滑塌。

原設計：K1059+950右側(cè)為2級邊坡，坡率為1∶1.25、1∶1.5，地質(zhì)為表層覆蓋1～2.5m全風化花崗巖，下部為強風化花崗巖；邊坡防護型式為植草防護。

在今后的設計中應重視挖方邊坡的工程防護，不應千篇一律，一味采用植草綠化防護，而是應該結(jié)合路基挖方邊坡的土質(zhì)、邊坡高度、邊坡坡率等條件，具體問題具體分析，應增設必要的工程防護設施，以避免出現(xiàn)施工期或通車初期，綠化達不到防護效果時造成的多處邊坡滑塌現(xiàn)象。

2.4路基坡腳掏空

丹通高速K96+430處。

現(xiàn)場情況：該處為半填半挖路基，路基右側(cè)40m長度范圍內(nèi)路面以下部分掏空，高度約為6.0m，向路基內(nèi)側(cè)最深處進入硬路肩，目前坡面形成反坡，路基底部有出水點，掏空部分的外側(cè)填方路基松散、潮濕，遍布泥沙和大小不一的土塊。

設計情況：路基左側(cè)為挖方擋土墻，墻后山體較高，自然坡面較陡，傾角約為60°，坡頂設有截水溝，右側(cè)高度12m左右的填方，邊坡采用折線坡率，上部8.0m為1∶1.5，下部1∶1.75；該段路基處于右偏曲線，超高排水采用中分帶開口方式，正對掏空段路基。

原因分析：本次暴雨期間，部分山體匯水和全幅路面水通過中分帶開口匯集至右幅路基邊緣，超出泄水槽的能力后，漫過緣石由上方?jīng)_刷路基，同時，部分山體滲水沿路基即地基下滲，于路基內(nèi)部形成出水點浸泡路基，使路基底部形成軟弱面，降低抗剪強度，在外部沖刷和內(nèi)部降低土體物理性質(zhì)的雙重作用下，導致路基滑塌、掏空。

類似此處挖方段出現(xiàn)路面積水情況，說明段落范圍內(nèi)原有的暗排系統(tǒng)排水能力不足。還有個別段落，路基一側(cè)為填方，另一側(cè)為小填方、短填方與長挖方交錯，小填方未設構(gòu)造物，造成較長段落的山體匯水沿挖方邊溝通過，部分填方段積水。在今后設計中應考慮挖方段落的匯水情況、挖方段落排水長度及道路縱坡等綜合因素，確定合適的排水方案，以適應各段落排水需求，短填方、小填方可適當考慮增加構(gòu)造物，挖方暗邊溝可視匯水情況加大邊溝尺寸或考慮明邊溝。

2.5橋臺錐坡水毀

丹海高速二道河大橋左幅0號橋臺錐坡（如圖4所示）。

現(xiàn)場情況：該處橋臺錐坡因二道河洪水沖刷嚴重而損壞，耳墻、肋板出露，部分錐坡基礎損壞。

原設計：設計錐坡為30cm厚漿砌片石，基礎頂寬60cm、底寬90cm，高110cm，埋深170cm。

原因分析：該錐坡位于二道河曲線迎水側(cè)，當河水沖出河槽后，直接沖向橋臺，將錐坡沖毀。

今后設計中應充分重視跨河橋梁的設計，充分考慮橋梁的排洪能力，設計要根據(jù)河道上游匯水面積大小及當?shù)氐乃挠涗涀龊米畲蠛榉辶髁康念A測估算。橋位應結(jié)合路線總走向盡量選在有巖層或土質(zhì)堅實、覆蓋層較淺地段，橋位選擇不當，河床的地質(zhì)條件差，易發(fā)生沖刷，進而影響橋梁基礎及墩臺結(jié)構(gòu)。

3　結(jié)語

山區(qū)高速公路在暴雨等氣候極端惡劣的情況下極易發(fā)生水毀，給國家和人民的生命財產(chǎn)安全造成損失。設計是源頭，通過外業(yè)加強調(diào)查，對沿線的自然地貌、水文水力充分研究計算，內(nèi)業(yè)在路線方案的選擇、路基防護排水設計、橋涵設計等各專業(yè)給予充分的考慮，能從源頭上避免公路水毀發(fā)生的潛在可能。

［1］ 高冬光.橋涵水文［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［2］中華人民共和國交通部.JTG C30-2003公路工程水文勘測設計規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2003.

Brief Analysis on Design Cause of Water Damage of Mountain Expressway

ZHANG Shi-zhou
（Liaoning Provincial Transportation Planning and Design Institute，Shenyang 110166，China）

Several typical reasons for water disease of mountain expressway in eastern Liaoning are analyzed，and suggestions in the matter of field investigation，interior work design，subgrade protection and drainage as well as bridge and culvert design are put forward，thus providing reference for related personnel.

Mountainous area；Expressway；Water damage；Design

U418.5+4

B

1673-6052（2016）05-0128-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.05.035