山區(qū)臨河公路水毀路基穩(wěn)定性分析及防治措施

文 / 汪新昕

引言

山區(qū)公路長周期經(jīng)受水流作用導(dǎo)致邊坡防護(hù)工程、路基等逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度衰減及大變形情況，如何科學(xué)合理地進(jìn)行山區(qū)公路路基穩(wěn)定性施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化是當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)。為有效避免路基水毀，筆者認(rèn)為，需要從以下兩個方面進(jìn)行考慮：首先是確保施工路基區(qū)域水體溫度的穩(wěn)定。路基的強(qiáng)度極容易受到周圍環(huán)境濕溫度的影響，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定因素及路基自身物理特點(diǎn)都會隨著濕溫度的變化而改變。其次則需要加強(qiáng)路基自身的硬度。山區(qū)公路工程在完工運(yùn)營之后，必將長期承受車輛荷載的沖擊，為了確保路基在外在荷載作用下的穩(wěn)定性，減少過大變形沉降，需要有效提升路基的強(qiáng)硬度，避免路基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失衡缺陷。

一、 山區(qū)公路路基水毀形式及特點(diǎn)

山區(qū)公路常見的路基水毀形式可分為以下兩類：路基一側(cè)水流沖刷淹沒作用下，路基產(chǎn)生邊坡大變形坍塌，繼而出現(xiàn)路基邊坡?lián)p壞和缺口。如果水毀災(zāi)害嚴(yán)重，則會造成路基全幅破壞失穩(wěn)，如圖1（a）（b）（c）所示。護(hù)坡設(shè)施、擋土墻等防護(hù)工程的基礎(chǔ)被水流侵蝕沖刷所掏空，路基繼而產(chǎn)生坍塌失穩(wěn)現(xiàn)象，如圖1（d）所示。

根據(jù)相關(guān)路基水毀災(zāi)害破壞形式事故的調(diào)查分析，山區(qū)公路路基水毀具備以下常見的特點(diǎn)：首先是路面發(fā)生漫水造成路基水毀。這主要發(fā)生在路面設(shè)計(jì)標(biāo)高較小，且地面排水設(shè)施不完善的路段。河床較淺時，會在汛期產(chǎn)生洪水漫上路面情況。當(dāng)山區(qū)公路穿越過水?dāng)嗝孑^小的峽谷區(qū)段時，床面淤高、上游水位上升等現(xiàn)象都會導(dǎo)致路基路面發(fā)生漫水，并且洪水汛期一旦過去，退水急速時，過大的水流流速對路肩路面的沖刷更為嚴(yán)重，造成路基缺口、沉陷等災(zāi)害。路基沖刷也可能是河道壓縮產(chǎn)生的。在進(jìn)行山區(qū)沿河公路建設(shè)時，河流斷面被人為侵占或者施工產(chǎn)生的固廢任意堆積在河床時，會對河道過水?dāng)嗝嬖斐奢^大的壓縮變形，促使該區(qū)域附近的水流產(chǎn)生較大流速，造成嚴(yán)重的路基水毀沖刷災(zāi)害。路基水毀多由河灣股流、凹岸沖刷、挑流斜沖和頂沖所造成。其中凹岸水流在離心和重力作用下會產(chǎn)生環(huán)流，促使單側(cè)水流挾沙程度加劇，對路基凹岸不斷沖刷，路基坡腳被水流淘刷。在一些河流開闊和順直寬淺區(qū)域，水流被一些沙灘和固體障礙分割成為多種相對集中的股流，形成的股流水流速度較大，經(jīng)常對河岸路基造成亂序沖刷。

二、 山區(qū)公路路基水毀原因

山區(qū)公路路基水毀的誘發(fā)原因相對較多，涉及到氣象水文地質(zhì)環(huán)境、路基和河流之間的關(guān)系、路基防護(hù)措施、路基施工質(zhì)量、山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和行車荷載限制等，不同路基水毀因素相互影響、共同作用，繼而表現(xiàn)出來的路基水毀破壞形式也具備較大的差異性?？傮w可以將路基水毀原因分類為以下四種，即環(huán)境、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)管理。當(dāng)前對于山區(qū)公路路基水毀災(zāi)害原因分析多從環(huán)境、設(shè)計(jì)兩個角度開展。

（一）設(shè)計(jì)缺陷

山區(qū)公路設(shè)計(jì)需要充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦渭暗刭|(zhì)、水文生態(tài)環(huán)境，公路設(shè)計(jì)等級標(biāo)準(zhǔn)偏低，且公路路基的設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)沒有嚴(yán)格據(jù)實(shí)論證，極容易造成洪水對公路路基的淹沒和強(qiáng)降雨對路基的沖刷，并且在一些高填方和深路塹路段。如果缺少路基、邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)，則會導(dǎo)致洪水汛期路基抗水毀強(qiáng)度欠缺。公路路基設(shè)計(jì)中采取的施工材料密實(shí)度欠缺或者強(qiáng)度不足、達(dá)不到工后1mm/(3d)的施工標(biāo)準(zhǔn)，也會在后續(xù)通車運(yùn)行后造成較大的水毀隱患，當(dāng)山區(qū)公路通車后，就會造成路基的不均勻沉降。此時伴隨水流沖刷撞擊作用，就會出現(xiàn)路基坍塌、滑移、下沉等危害，路側(cè)的防護(hù)工程基礎(chǔ)也會出現(xiàn)懸空。另外，在不少山區(qū)公路路塹路段，設(shè)計(jì)中往往不考慮截水溝的設(shè)置。這極容易造成山體滑坡和泥石流對公路路面造成堵塞。在高填方路段沒有有效設(shè)置排水設(shè)施，如急流槽數(shù)量較少或者位置不恰當(dāng)，也會導(dǎo)致水毀災(zāi)害。在村屯位置處，汛期洪水來臨，會造成該區(qū)域邊溝淤積，排水受阻，長生路面坑槽、翻漿等災(zāi)害。

山區(qū)公路建設(shè)中往往布置了大量跨越式橋梁建筑結(jié)構(gòu)物，且設(shè)計(jì)路線選取多考慮到地形地質(zhì)條線的限制、路基土方量和林耕地的占用，集中于沿河岸一側(cè)或者占據(jù)部分河道，此時橋梁的布置主要以斜交橋形式為主，難以順著河道行進(jìn)方向進(jìn)行設(shè)計(jì)，這也會造成路基的沖刷。另外，河道水流也會被斜交橋所堵塞，橋墩的堵水能力隨著斜交橋垂直孔徑的減小而增大，尤其在一些施工空間受限的區(qū)域，設(shè)計(jì)采取中小跨徑或者實(shí)體墩臺結(jié)構(gòu)的橋梁，河底經(jīng)過鋪砌處理，也會造成水流沖刷阻力能力減小及水位上涌。山區(qū)周圍生態(tài)環(huán)境中的灌木隨著洪水汛期而漂浮在水流中，致使斜交橋橋孔堵塞，橋梁泄洪量大大減小，引道和路基繼而發(fā)生水毀。

（二）水流沖刷

山區(qū)公路路基建設(shè)采取沿河灘填筑、半填半挖形式侵占河道，周圍環(huán)境的不合理開發(fā)利用也導(dǎo)致河道面積的壓縮，河道變窄導(dǎo)致水流被拘束，提升了該處的水流流速及沖刷能力；河床地形直接影響了山區(qū)水流特點(diǎn)，彎道環(huán)流促使凹岸側(cè)的水流流速及挾沙水平提升，凹岸側(cè)路基則不斷被水流沖刷導(dǎo)致路基坡腳破面損傷；山區(qū)河流開闊段邊狀沙灘和島狀沙灘多由于泥沙積聚而形成，且集中水流被沙灘分割成多股流速大的水流，泥沙在高速水流作用下具備較大的沖擊破壞力，亂序折線運(yùn)動沖擊河岸路基，產(chǎn)生坍塌事故。溪流和支流的規(guī)劃不合理導(dǎo)致匯入主流時也會造成的流量擴(kuò)增，繼而引發(fā)河岸路基的沖刷破壞。水流產(chǎn)生對岸偏移的情況主要是河岸水流遇見巨石、山嘴等突變地形或者激烈凸岸，主流通過長期沖刷形成的河床斜流槽沖向?qū)Π叮⑶已刂鴮Π堵坊履_進(jìn)行下游，此時水流流態(tài)混亂，流速較大，沖擊猛烈，形成路基的沖刷破壞。

三、 山區(qū)公路路基水毀防治技術(shù)

（一）路基缺口防治

山區(qū)公路水毀路基具備較小的缺口時，且水流已經(jīng)退去，則可以采取當(dāng)?shù)丶扔械乃槭?、土等填充材料進(jìn)行臨時修復(fù)；當(dāng)路基缺口處存在較多的積水時，則可以采取當(dāng)?shù)丶扔泄?yīng)石料進(jìn)行拋填片石。該方法主要是不斷投拋石至路基缺口處，并且將路基缺口斷面逐漸縮小，最后采取石籠或者大片石進(jìn)行堵口處理。如果現(xiàn)場石料缺乏，則可替換為砂袋。缺口處水流過快則可以將現(xiàn)場較小、質(zhì)量較輕的石塊進(jìn)行石籠裝填，繼而采取拋石籠的方式，石籠體積控制在2m-3m，并且以鋼絲網(wǎng)進(jìn)行編制扎結(jié)，現(xiàn)場石料裝填數(shù)量可以根據(jù)拋投技術(shù)手段確定；如果路基缺口大而長，且河道流速超過5m/s，則可以將河道進(jìn)行填筑淤死，繼而對路基進(jìn)行有效修復(fù)，如果路基水毀且考慮到水流較大而不能進(jìn)行填筑修復(fù)，則需要搭建施工臨時便橋。

（二）路基沉陷、滑坍防治

路基沉陷開裂程度較輕的一般路段對車輛通行影響較小，并不需要立刻進(jìn)行防治處理；路基沉陷開裂程度較為嚴(yán)重的區(qū)域則需要進(jìn)行路基補(bǔ)填；如果裂縫呈現(xiàn)圈狀貫通，且錯高較大，路基穩(wěn)定性明顯喪失的區(qū)域，則需要保持路面半幅的通暢，在受損位置進(jìn)行坡腳片石砂袋修筑，也可以對失穩(wěn)路基進(jìn)行鋼管樁打設(shè)做應(yīng)急處理。如果路基出現(xiàn)大面積沉陷，則需要對路基進(jìn)行重新回填或者砂袋碼砌處理。

填方一側(cè)路基被水流沖刷造成強(qiáng)度下降，而出現(xiàn)滑坍事故時，且另外一側(cè)具備較大的行車寬度，則可以進(jìn)行通車限行，并且針對受損區(qū)域進(jìn)行修復(fù)；如果邊坡一側(cè)滑坍且存在路基積水，則先采取拋石處理至水面高度，繼而上部采取塑料袋裝土、爐渣、河砂填筑至原來路基高度；對于路基滑坍，則可以采取土或片石進(jìn)行邊坡反壓處理。此時，修筑車輛設(shè)備需要在滑坍位置處卸車，將片石直接下放到邊坡受損處，片石用量需要根據(jù)路基長度和高度來確定，拋石反壓高度需要控制在路基滑坍高度的一半左右，寬度則需要盡量和滑坍寬度保持一致。

結(jié)語

我國山區(qū)公路建設(shè)速度規(guī)模都在不斷擴(kuò)增，復(fù)雜的地質(zhì)、水文、地形、生態(tài)環(huán)境等因素嚴(yán)重影響著山區(qū)公路路基建設(shè)質(zhì)量，建設(shè)單位需要采取標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化施工技術(shù)，嚴(yán)格結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際特點(diǎn)進(jìn)行路基承載強(qiáng)度穩(wěn)定性的優(yōu)化，科學(xué)延長山區(qū)公路的使用耐久性。對于山區(qū)公路經(jīng)受水流沖刷侵蝕造成的一系列災(zāi)害，則需要加強(qiáng)路基防護(hù)控制，規(guī)避安全風(fēng)險，最終創(chuàng)造良好的公路環(huán)境。