關(guān)于山區(qū)公路水毀應(yīng)急修復(fù)邊坡支擋結(jié)構(gòu)選型的探討

文＿周曉杰（中緯城建設(shè)計(jì)有限公司，道橋所所長(zhǎng)，高級(jí)工程師、注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師、注冊(cè)巖土工程師）

山區(qū)公路的修建不僅能有效改善當(dāng)?shù)氐某鲂行枨螅€可加強(qiáng)與周邊城鎮(zhèn)的交通網(wǎng)連接，促進(jìn)本地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。一般而言，山區(qū)公路的修建受當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?、氣候環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境及材料運(yùn)輸?shù)戎T多因素的影響，建設(shè)難度較大。同時(shí)，山區(qū)公路易受山洪、地震、地面沉降、地質(zhì)活動(dòng)斷裂、地裂縫、崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷等自然災(zāi)害及工程地質(zhì)災(zāi)害的影響，一旦遭遇上述自然災(zāi)害及工程地質(zhì)災(zāi)害，山區(qū)公路將會(huì)遭受極為嚴(yán)重的破壞，甚至導(dǎo)致交通中斷，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦陌踩鲂袔?lái)嚴(yán)重影響。本文以作者參與的實(shí)際項(xiàng)目為案例，對(duì)山區(qū)公路遭受洪水破壞后其邊坡支擋結(jié)構(gòu)的破壞原因及設(shè)計(jì)方案選型進(jìn)行分析和計(jì)算，對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行全面總結(jié)，以期為類(lèi)似工程項(xiàng)目提供參考。

一、項(xiàng)目概況及建設(shè)意義

本項(xiàng)目位于山東省濟(jì)南市南部山區(qū)，此處地理位置優(yōu)越，在濟(jì)南的南端，總面積571km2。南鄰泰山余脈，境內(nèi)群山環(huán)抱、溝壑縱橫，綠化面積極高，空氣清新、風(fēng)景秀麗，既有藥鄉(xiāng)森林公園等自然景區(qū)，又有金象山樂(lè)園等中華民俗歡樂(lè)園，有“省城后花園”的美稱(chēng)。與市區(qū)的繁華熙攘相比，此處安靜祥和，是周末節(jié)假日濟(jì)南環(huán)城出游的不二之選。

南部山區(qū)盛產(chǎn)核桃、杏、鴨梨、蘋(píng)果、山桃等水果，有大量以散養(yǎng)方式為主的家禽及相關(guān)農(nóng)副產(chǎn)品組成的當(dāng)?shù)靥禺a(chǎn)，還有新型農(nóng)場(chǎng)、農(nóng)莊、農(nóng)家樂(lè)、漁家樂(lè)等供周邊城市居民旅游、休閑放松的特色項(xiàng)目。區(qū)內(nèi)公路設(shè)施較為完善，交通四通八達(dá)，最大限度地連接周邊村落及景區(qū)，極大便利民眾出行，更有利于當(dāng)?shù)靥厣絽^(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。因此，南部山區(qū)以公路為主的交通網(wǎng)的重要性是不言而喻的。

2022年5—6月，南部山區(qū)經(jīng)歷了一場(chǎng)幾十年罕見(jiàn)的特大暴雨，連續(xù)數(shù)日的暴雨導(dǎo)致山澗積水陡增及上游水庫(kù)水位暴漲，最終導(dǎo)致大規(guī)模山洪暴發(fā)，山區(qū)沿線(xiàn)公路設(shè)施及泄洪溝等配套均遭受不同程度的破壞。交通的中斷阻礙當(dāng)?shù)鼐用癯鲂校课莩霈F(xiàn)不同程度的損壞，嚴(yán)重危及沿線(xiàn)居民的生命安全。本項(xiàng)目時(shí)間緊迫，既要全面調(diào)查沿線(xiàn)公路受損程度及影響因素，制訂搶修計(jì)劃，又要結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦蔚孛玻槍?duì)不同路況及現(xiàn)狀條件提出合理可行的技術(shù)方案。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)全線(xiàn)調(diào)查與測(cè)量，初步統(tǒng)計(jì)約50多處水毀點(diǎn)，本次取其中具有代表性的幾處水毀點(diǎn)進(jìn)行分析。

二、水毀原因分析

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)及測(cè)量團(tuán)隊(duì)全線(xiàn)調(diào)查、勘測(cè)及分析，本次所有水毀點(diǎn)的破壞主要有以下幾個(gè)原因：一是公路臨泄洪溝一側(cè)擋土墻大多為當(dāng)?shù)厥瘔K堆砌，基礎(chǔ)埋深較淺，整體性較差，抵抗變形的能力不足。二是公路與臨泄洪溝一側(cè)擋土墻連接較差，路面地表水（雨水等）可沿路面橫坡匯集到擋土墻頂端，擋墻頂部無(wú)防排水設(shè)施，積水沿公路與擋土墻的間隙及回填土的裂縫深入土體，擋土墻墻背的側(cè)向壓力因此增大。三是公路沿線(xiàn)土質(zhì)基本為粉質(zhì)黏土，透水性差，長(zhǎng)時(shí)間的降雨導(dǎo)致積水，擋土墻內(nèi)的地下水位升高，壓力增大，土壤含水量達(dá)到一定程度后，土壤的強(qiáng)度遭到破壞，土體失穩(wěn)致使擋土墻坍塌。

由于擋土墻的坍塌，路基側(cè)向失去約束，鄰近泄洪溝一側(cè)的公路路基在河水的浸潤(rùn)和沖刷下，土體強(qiáng)度降低，路面逐漸出現(xiàn)不均勻沉降，水土流失嚴(yán)重的地方路面出現(xiàn)塌陷。本次公路由于連續(xù)強(qiáng)降雨導(dǎo)致泄洪溝內(nèi)水位暴漲，過(guò)水量大，高差大，部分路基擋土墻被沖毀的同時(shí)路基土也遭受流失，出現(xiàn)不同程度、不同類(lèi)型的損壞。

三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及范圍

本次設(shè)計(jì)旨在不大量增加造價(jià)的前提下，用安全、合理、成熟的技術(shù)方案及時(shí)解決上述水毀公路出現(xiàn)的問(wèn)題。

設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括現(xiàn)狀公路的路基、路面修復(fù)工程，公路臨泄洪溝側(cè)擋土墻修補(bǔ)工程（包括護(hù)坡填方）及部分橋梁與公路銜接及加固處理。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘與測(cè)量，本次公路損壞涉及三條路，從西向東分別為摩泥路、柳藥路和李桃路。項(xiàng)目區(qū)位示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 項(xiàng)目區(qū)位示意圖

四、設(shè)計(jì)依據(jù)

本次施工圖設(shè)計(jì)參照的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程如下：《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）、《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）、《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2015）、《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3610—2019）、《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG 5142—2019）、《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2015）、《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）、《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D81—2017）、《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 379—2007）、《擋土墻（重力式、衡重式、懸臂式）》（17J008）、《公路擋土墻設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50290—2014）、《山東省農(nóng)村公路管理養(yǎng)護(hù)辦法》。施工時(shí)，如有新的規(guī)范、規(guī)程頒布實(shí)施，則應(yīng)按新的規(guī)范、規(guī)程執(zhí)行。

五、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

根據(jù)損壞程度的不同，將需要修復(fù)的公路大概分為以下四類(lèi)。

（1）公路的路基、路面基本完整，僅公路臨泄洪溝側(cè)擋土墻出現(xiàn)局部坍塌或已有明顯的位移，影響行車(chē)安全，公路水毀類(lèi)型見(jiàn)圖2。

圖2 公路水毀類(lèi)型一

（2）公路臨泄洪溝側(cè)擋土墻坍塌，路面局部損壞，部分區(qū)段路基因水流沖刷作用，路面以下形成了多處孔洞，已成為公路病害，影響行車(chē)安全，公路水毀類(lèi)型二見(jiàn)圖3。

圖3 公路水毀類(lèi)型二

（3）公路臨泄洪溝側(cè)擋土墻坍塌，路面、路基均已出現(xiàn)嚴(yán)重破壞，影響交通通行，公路水毀類(lèi)型三見(jiàn)圖4。

圖4 公路水毀類(lèi)型三

（4）橋梁與公路的銜接問(wèn)題，因橋梁連接公路一側(cè)橋臺(tái)、擋土墻已坍塌，橋梁與公路的連接中斷，影響周邊居民的日常出行及人身安全，公路水毀類(lèi)型四見(jiàn)圖5。

圖5 公路水毀類(lèi)型四

六、典型水毀點(diǎn)案例分析

（一）柳藥路香附崖村水毀點(diǎn)

1.現(xiàn)狀分析

香附崖村水毀點(diǎn)長(zhǎng)約20m，公路寬度為6m，公路東側(cè)4米為既有單層民房，民房東側(cè)依山而建，公路西鄰泄洪溝，路面距離溝底約11m，現(xiàn)狀為毛石擋土墻，泄洪溝同公路大致走向相同，均為西南高東北低，水毀點(diǎn)上游約3m處有一高差約為6m的跌水，平面示意圖見(jiàn)圖6。

圖6 柳藥路香附崖村水毀點(diǎn)平面示意圖

2.水毀分析

香附崖村水毀點(diǎn)公路臨泄洪溝側(cè)擋土墻坍塌，路面局部損壞，路基因水流沖刷作用，在路面結(jié)構(gòu)以下形成了較大區(qū)域板底脫空，擋土墻后路基土含水量大，地下水位高。分析原因主要有以下幾點(diǎn)。

第一，直接原因。泄洪溝過(guò)水?dāng)嗝妾M小，上游跌水位置高差大。山洪經(jīng)過(guò)此處水流加快，沖擊力加大，另外行洪過(guò)程中帶有大量形狀尺寸均不同的孤石從跌水位置下落，撞擊河底護(hù)砌及兩側(cè)擋土墻，導(dǎo)致跌水下游附近形成深坑，加之不斷的水力沖擊，此處擋土墻基礎(chǔ)遭到破壞，進(jìn)而倒塌。

第二，間接原因。通過(guò)分析現(xiàn)狀地形，發(fā)現(xiàn)此處公路東側(cè)有一條坡度較大的盤(pán)山路，盤(pán)山路兩側(cè)為兩座山峰，天然形成了雨水地面徑流的通道，加之地下水（兩座山峰之間范圍）滲流亦于此處匯集，積水無(wú)法及時(shí)排出，加大擋土墻墻背側(cè)壓力的同時(shí)也對(duì)擋土墻基礎(chǔ)有較大的影響。

3.設(shè)計(jì)方案

根據(jù)地勘提供的數(shù)據(jù)，結(jié)合此處地形地貌，并綜合考慮安全性、時(shí)效性與經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)?shù)厝〔臈l件，施工便易性等因素。設(shè)計(jì)方案采用衡重式毛石混凝土擋土墻，頂部做鋼筋混凝土壓頂加裝防撞護(hù)欄，相關(guān)范圍河床做毛石混凝土護(hù)砌與上下游河道銜接，并在跌水處河底采取相關(guān)補(bǔ)強(qiáng)措施。擋土墻設(shè)置高于規(guī)范要求的泄水孔且墻背回填透水性好的砂石填料，公路東側(cè)一側(cè)設(shè)置排水溝保證此處地面及地下水的及時(shí)排出。

（二）柳藥路柏樹(shù)崖村水毀點(diǎn)

1.現(xiàn)狀分析

柏樹(shù)崖村水毀點(diǎn)長(zhǎng)約19m，公路寬度為6m，公路東側(cè)6m為沿線(xiàn)建筑大院，公路西側(cè)2m毗鄰泄洪溝，路面距離溝底約7.50m，現(xiàn)狀為巨石干砌景觀(guān)擋土墻，擋土墻根部設(shè)石籠，泄洪溝同公路大致走向相同，均為南高北低，水毀點(diǎn)位于泄洪溝由南向西轉(zhuǎn)彎的位置，平面示意圖見(jiàn)圖7。

圖7 柳藥路柏樹(shù)崖村水毀點(diǎn)平面示意圖

2.水毀分析

柏樹(shù)崖村水毀點(diǎn)公路臨泄洪溝側(cè)擋土墻坍塌，路面局部損壞，路基因水流沖刷作用部分流失。分析原因主要有以下幾點(diǎn)。

第一，直接原因。泄洪溝過(guò)水?dāng)嗝妾M小，且在河道轉(zhuǎn)彎處水流對(duì)迎水面擋土墻沖擊力大，巨石擋墻在水力沖刷作用下不斷變位，導(dǎo)致?lián)跬翂ψ罱K坍塌。

第二，間接原因。巨石擋土墻僅僅在基礎(chǔ)根部采用漿砌。上部石縫未做處理，無(wú)法隔水。河道水位較高時(shí)，水可回灌進(jìn)擋土墻墻背，且出入自由，久而久之墻背路基填料會(huì)隨水逐漸流失，導(dǎo)致路面下沉或局部坍塌，進(jìn)而造成擋土墻的局部破壞。

3.設(shè)計(jì)方案

根據(jù)地勘提供的數(shù)據(jù)，結(jié)合此處地形地貌，設(shè)計(jì)方案采用扶壁式鋼筋混凝土擋土墻，頂部加裝防撞護(hù)欄，相關(guān)范圍河床做漿砌片石護(hù)砌與上下游河道銜接。擋墻設(shè)置高于規(guī)范要求的泄水孔，且墻背回填透水性好的砂石填料，新建擋土墻與兩側(cè)既有擋土墻采用結(jié)構(gòu)縫分隔。

（三）柳藥路里臥龍池村水毀點(diǎn)

1.現(xiàn)狀分析

里臥龍池村水毀點(diǎn)長(zhǎng)約41m，公路寬度為6m，公路東側(cè)為山體，公路西側(cè)為自然放坡（水平距離為：南段約15m，北段約5m，漸變），放坡至泄洪溝，水毀點(diǎn)處（水庫(kù)下游）泄洪溝同公路大致走向相同，均為西南高東北低，平面示意圖見(jiàn)圖8。

圖8 柳藥路里臥龍池村水毀點(diǎn)平面示意圖

2.水毀分析

里臥龍池村水毀點(diǎn)范圍公路瀝青路面被洪水沖走，西側(cè)自然放坡坡腳大面積坍塌、流失，坡頂與公路邊緣銜接處出現(xiàn)整體裂縫（具備整體滑坡的部分特征），路面局部損壞，路基因水流沖刷作用部分流失。分析原因如下。

第一，直接原因。上游公路處于山澗處，匯集兩側(cè)山體的地表涇流水，在公路轉(zhuǎn)彎處，雨水混合碎石一瀉而下，破壞路面瀝青層，同時(shí)一部分護(hù)坡石料被洪水帶走（暫不排除此處有滑坡的潛在可能性）。

第二，間接原因。水庫(kù)下游與泄洪溝連接處水量暴增，導(dǎo)致此段自然放坡的坡腳被沖刷破壞，進(jìn)而引起上部自然放坡的土石料不斷流失。

3.設(shè)計(jì)方案

根據(jù)地勘提供的數(shù)據(jù)及地災(zāi)調(diào)查提供的數(shù)據(jù)（此處排除整體滑坡的地質(zhì)災(zāi)害的潛在可能性），結(jié)合此處地形地貌，設(shè)計(jì)方案采用1∶1.75的自然放坡（植草）與漿砌塊石重力式擋土墻相結(jié)合的邊坡防護(hù)措施，坡頂路肩處加裝防撞護(hù)欄，相關(guān)范圍河床做漿砌片石護(hù)砌與上下游河道銜接。擋土墻設(shè)置滿(mǎn)足規(guī)范要求的泄水孔，且墻背回填透水性好的砂石填料。

（四）李桃路簸箕掌村水毀點(diǎn)

1.現(xiàn)狀分析

簸箕掌村水毀點(diǎn)長(zhǎng)約23m（另有一座過(guò)路石拱涵下游出口局部坍塌），公路寬度為6m，東西走向，公路北側(cè)為林地，公路南側(cè)為果園，水毀點(diǎn)處公路下方有一座石拱涵由南向北下穿公路，公路路面距離石拱涵底部約11m深，平面示意圖見(jiàn)圖9。

圖9 李桃路簸箕掌村水毀點(diǎn)平面示意圖

2.水毀分析

簸箕掌村水毀點(diǎn)范圍公路北側(cè)石拱涵出口及東西兩側(cè)擋土墻坍塌，路面局部損壞，路基因水流沖刷作用部分流失。分析原因如下。

上游洪水水量大，水流速度快，水力沖擊大，水在石拱涵范圍內(nèi)水壓大，且攜帶泥沙腐殖石塊造成積淤，不能快速排出。水不斷滲入石拱涵基礎(chǔ)及側(cè)墻內(nèi)部，導(dǎo)致涵洞出口及出口東、西兩側(cè)的擋土墻的墻背側(cè)向壓力增大，進(jìn)而引起石拱涵出口及東西兩側(cè)擋土墻坍塌。

3.設(shè)計(jì)方案

根據(jù)地勘提供的數(shù)據(jù)，結(jié)合此處地形地貌，經(jīng)業(yè)主的協(xié)調(diào)，北側(cè)有放坡的空間，綜合分析，設(shè)計(jì)方案采用1∶1.75的自然放坡（漿砌片石護(hù)面）邊坡防護(hù)措施，放坡末端采用6m高漿砌塊石重力式擋土墻，新放坡段下部箱涵采用鋼筋混凝土箱涵加八字翼墻出口（箱涵兩端設(shè)置環(huán)向加強(qiáng)帶，八字墻與端部重力式擋土墻順接），相關(guān)范圍河床做漿砌片石護(hù)砌與上下游河道銜接，護(hù)坡范圍設(shè)置滿(mǎn)足規(guī)范要求的泄水孔。

七、項(xiàng)目總結(jié)

本文以作者參與的實(shí)際工程為案例，對(duì)山區(qū)公路水毀應(yīng)急修復(fù)邊坡支擋結(jié)構(gòu)的選型進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析與總結(jié)。通過(guò)實(shí)際案例不難發(fā)現(xiàn)，有多處水毀點(diǎn)的公路邊坡支擋結(jié)構(gòu)的破壞形式、破壞環(huán)境是有共性的，例如擋土墻破壞較常見(jiàn)，破壞較嚴(yán)重的水毀點(diǎn)大多位于河道轉(zhuǎn)向段的迎水面或者河道水流落差較大、過(guò)水?dāng)嗝孑^小的位置，這為今后類(lèi)似工程設(shè)計(jì)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，使工程在設(shè)計(jì)階段就能把握重點(diǎn)與難點(diǎn)，從而采取對(duì)應(yīng)的工程措施保證工程結(jié)構(gòu)安全，從源頭上有效控制潛在風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。同時(shí)也不難發(fā)現(xiàn)，不論是動(dòng)態(tài)環(huán)境的水，還是靜態(tài)環(huán)境的水，都是工程設(shè)計(jì)中必須重視的因素之一，動(dòng)態(tài)水主要有沖刷、搬運(yùn)、滲透等作用，靜態(tài)水主要是水壓力、水腐蝕等作用，然而進(jìn)行公路邊坡支擋結(jié)構(gòu)計(jì)算的時(shí)候，軟件對(duì)水的作用暫時(shí)只能考慮靜水壓力及滲流作用下的水壓力，其他作用則是采取對(duì)應(yīng)的構(gòu)造措施來(lái)滿(mǎn)足，無(wú)法實(shí)際模擬計(jì)算。例如位于河道底部以下的支擋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不僅需要滿(mǎn)足地基承載力、抗傾覆穩(wěn)定性、抗滑移穩(wěn)定性要求，還需要在河道底部設(shè)置護(hù)砌來(lái)防止河流對(duì)基礎(chǔ)的沖刷。因此，對(duì)實(shí)際案例的分析與總結(jié)是有必要的，不僅讓人們對(duì)自然災(zāi)害的破壞規(guī)律及破壞模式有正確的認(rèn)識(shí)，更重要的是為將來(lái)類(lèi)似應(yīng)急工程的設(shè)計(jì)積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。