低等級(jí)公路路面匯水沖刷路基防護(hù)研究

程 宏

（山西交通建設(shè)監(jiān)理咨詢集團(tuán)有限公司,山西 太原 030000）

0 引言

公路地面排水體系包含路面排水和坡面排水兩部分，在公路運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮著重要作用。公路排水體系不完善，通常容易引發(fā)路基邊坡沖刷破壞，威脅公路使用安全，縮短運(yùn)營(yíng)年限，并顯著增大道路維護(hù)工作量，增加道路運(yùn)維成本[1-3]。目前，大多數(shù)現(xiàn)役低等級(jí)公路，路基邊坡受地形和空間條件限制，邊坡坡度較陡，排水系統(tǒng)缺失，且防護(hù)不到位，導(dǎo)致路面匯水漫流，對(duì)路基邊坡造成嚴(yán)重沖刷破壞，急需進(jìn)行修復(fù)處理。為此，該文在分析低等級(jí)公路邊坡特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了帆布溝沖刷防護(hù)技術(shù)，以期能有效提升低等級(jí)公路路基邊坡防護(hù)水平，保證道路安全穩(wěn)定地運(yùn)營(yíng)。

1 防護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，常用的路基邊坡防護(hù)措施主要包括排水防護(hù)和抗沖刷防護(hù)。科學(xué)完善的邊坡防護(hù)措施是確保邊坡安全、穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的重要前提。邊坡防護(hù)技術(shù)及存在問題如下：

1.1 排水防護(hù)措施

公路項(xiàng)目排水防護(hù)措施包括設(shè)置截水溝、排水溝、盲溝、邊溝、集水坑等。其中，截水溝、排水溝、邊溝在低等級(jí)公路中應(yīng)用最為普遍。

截水溝主要布置于邊坡頂部，用于阻擋邊坡頂面水流，降低坡面水流沖刷作用。邊溝主要布設(shè)于路基兩側(cè)，其作用是匯集與排除路表、路肩、坡面徑流[4]。

1.2 抗沖刷防護(hù)措施

抗沖刷防護(hù)措施包括工程防護(hù)和植被防護(hù)兩種形式。其中，工程防護(hù)是利用水泥、砂漿、混凝土等材料對(duì)坡面實(shí)施護(hù)面。現(xiàn)階段，較為常用的工程防護(hù)措施主要有護(hù)面墻、坡面處治、植被混凝土防護(hù)等。

（1）護(hù)面墻常用在易風(fēng)化、破碎的石質(zhì)邊坡表面，避免邊坡進(jìn)一步風(fēng)化、破壞，如泥質(zhì)灰?guī)r、硬質(zhì)砂巖等風(fēng)化程度較高的邊坡。

（2）植被混凝土防護(hù)是植被防護(hù)與工程防護(hù)的聯(lián)合應(yīng)用，兼具兩種防護(hù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)作為一種新型防護(hù)形式，適用性較強(qiáng)，能夠應(yīng)用于石質(zhì)邊坡、土質(zhì)邊坡、地面沖刷防護(hù)等各種地質(zhì)條件，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（3）坡面處治是針對(duì)產(chǎn)生風(fēng)化邊坡實(shí)施的護(hù)面措施，主要包括噴漿、抹面、灌漿等幾種方法，有效阻止邊坡進(jìn)一步風(fēng)化、侵蝕。

（4）植被防護(hù)主要有種草、鋪設(shè)草皮、種樹等幾種方式。該防護(hù)技術(shù)是防治邊坡沖刷破壞的常用手段，通過種植植被，能有效減弱坡面徑流沖刷強(qiáng)度，并且植物根系能夠提升土體整體性，增強(qiáng)抗沖刷性能，起到防護(hù)坡面的效果。

（5）當(dāng)前，在傳統(tǒng)防護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)上逐步研發(fā)出工程防護(hù)與植被防護(hù)聯(lián)合防護(hù)技術(shù)，主要包括土工格室植草防護(hù)、客土噴播防護(hù)措施等[5]。

1.3 存在的問題

上述邊坡防護(hù)技術(shù)，綜合防護(hù)技術(shù)主要用于高等級(jí)公路或城市道路邊坡坡度低于1 ∶1 的穩(wěn)定邊坡；混凝土框架護(hù)坡技術(shù)主要應(yīng)用在規(guī)模較大的邊坡防護(hù)。農(nóng)村低等級(jí)公路邊坡普遍存在坡度大、穩(wěn)定性差、路面匯水多、沖刷破壞點(diǎn)多、排水系統(tǒng)缺失等問題。采用上述防護(hù)措施達(dá)不到理想的防護(hù)效果，加之鄉(xiāng)村低等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)不足，上述各項(xiàng)措施難以有效應(yīng)用。

2 沖刷防護(hù)技術(shù)研究

2.1 農(nóng)村公路邊坡特點(diǎn)

農(nóng)村公路作為日常出行的重要交通設(shè)施，在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著十分重要的作用。當(dāng)前，現(xiàn)役農(nóng)村公路邊坡主要特點(diǎn)如下：

（1）投資少，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，防護(hù)不到位。大部分路基邊坡表面土質(zhì)疏松，未進(jìn)行防護(hù)處理，并且部分防護(hù)位置植被類型單一，達(dá)不到防護(hù)效果。

（2）排水系統(tǒng)缺失，路面匯水以漫流為主；加之道路缺乏養(yǎng)護(hù)，排水體系出現(xiàn)堵塞、失效現(xiàn)象。

（3）邊坡沖刷破壞后修復(fù)不及時(shí)，導(dǎo)致沖刷破壞加劇。

（4）局部路段降雨量大，路面匯水較多，邊坡沖刷較為嚴(yán)重。

（5）局部位置地質(zhì)條件較差，雨期邊坡沖刷破壞嚴(yán)重。

（6）鄉(xiāng)村公路建設(shè)里程較大，養(yǎng)護(hù)管理缺失，并且養(yǎng)護(hù)資金不足，導(dǎo)致部分養(yǎng)護(hù)措施維持時(shí)間較短，達(dá)不到預(yù)期養(yǎng)護(hù)效果。

2.2 帆布溝沖刷防護(hù)技術(shù)

農(nóng)村低等級(jí)公路邊坡防護(hù)應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)性、可行性等各方面因素，在保證防護(hù)效果的前提下，最大限度降低防護(hù)成本，減輕農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)負(fù)擔(dān)。因此，根據(jù)農(nóng)村公路特點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察、分析，針對(duì)農(nóng)村低等級(jí)公路邊坡防護(hù)提出帆布溝沖刷防護(hù)技術(shù)。此技術(shù)既可用于對(duì)現(xiàn)狀公路邊坡沖刷破壞的修復(fù)處理，且能用于新建農(nóng)村公路路基邊坡防護(hù)[6]。其中，對(duì)于現(xiàn)狀公路邊坡沖刷修復(fù)，帆布溝是在已有沖溝表面鋪設(shè)帆布，形成帆布溝，以有效疏導(dǎo)坡面徑流，防止沖溝進(jìn)一步加深。而對(duì)于新建公路邊坡防護(hù)，主要根據(jù)路面匯水部位地形布設(shè)帆布溝，有效避免路面匯水對(duì)邊坡的沖刷破壞。帆布溝防護(hù)技術(shù)從排水、防沖刷兩方面對(duì)邊坡實(shí)施防護(hù)，有效解決了農(nóng)村低等級(jí)公路路面匯水沖刷破壞問題[7]。

2.3 帆布溝施工

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村公路路基邊坡沖刷破壞是由路面匯水所致，路面匯水主要通過散排方式排放，道路運(yùn)營(yíng)過程中，路面兩側(cè)土體逐漸堆積，導(dǎo)致雨期路面水體大量匯聚，對(duì)邊坡造成嚴(yán)重沖刷破壞。針對(duì)農(nóng)村公路從排水方面防治沖刷問題難度較大，可采取將邊坡沖溝改造成帆布溝的方式進(jìn)行排水防護(hù)，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡的有效防護(hù)，且能顯著降低養(yǎng)護(hù)工作量，節(jié)約成本。

（1）為將路面匯水引流至帆布溝內(nèi)，確保路面匯水排放的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)在路面兩側(cè)邊緣位置布置攔水帶，并在帆布溝入口處布置橫向攔水帶，確保雨水完全進(jìn)入帆布溝內(nèi)；路基邊坡表面現(xiàn)有沖溝為最佳帆布溝布設(shè)位置，是路面匯水排放的自然選擇，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)地形要求。排水口位置水體流速較大，對(duì)邊坡沖擊作用強(qiáng)烈，應(yīng)在該位置設(shè)置集水井或跌水，以有效降低水流沖擊荷載。帆布溝防護(hù)斷面如圖1 所示。

圖1 防護(hù)斷面圖

（2）帆布溝主要以路基坡面原始沖溝為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行修整、改造，將沖溝改造為圓弧形或梯形，清理溝內(nèi)側(cè)及周邊尖銳碎石、樹根等雜物，避免對(duì)土工布造成破壞。帆布溝具體尺寸應(yīng)結(jié)合路面匯水情況確定，通常寬度大于40 cm。其截面示意圖如圖2 所示。

圖2 帆布溝截面圖

（3）溝體修整成型后，在溝內(nèi)鋪設(shè)帆布，確保帆布與土體密貼程度，并且帆布鋪設(shè)寬度應(yīng)超過土溝兩側(cè)各300 mm，在帆布邊緣蓋土壓實(shí)，保證帆布牢固性、穩(wěn)定性，蓋土厚度不得小于15 cm。帆布溝應(yīng)由路面匯水口直接延伸至邊坡底部排水溝內(nèi)，將雨水匯入排水溝統(tǒng)一排至周邊河道。

（4）帆布溝與跌水結(jié)合部位處理：跌水澆灌時(shí)，應(yīng)將帆布端頭部位埋至跌水內(nèi)，埋入長(zhǎng)度至少為30 mm，以有效固定帆布，確保穩(wěn)定性[8]。

（5）帆布溝與集水井結(jié)合部位處理：對(duì)集水井排水口位置邊坡實(shí)施整平處理，并將帆布?jí)褐僚潘诘撞?，確保固定牢固。

（6）帆布搭接部位處理：當(dāng)帆布溝長(zhǎng)度較大時(shí)，帆布應(yīng)進(jìn)行搭接處理，應(yīng)將下部帆布設(shè)置于上部帆布下方進(jìn)行搭接，其長(zhǎng)度至少為50 cm，同時(shí)搭接部位帆布邊緣蓋土應(yīng)適當(dāng)加厚。

（7）當(dāng)路基邊坡坡度較陡時(shí)，帆布溝邊緣除采取蓋土固定外，還需設(shè)置長(zhǎng)度不小于50 cm 的木樁打入邊坡土體內(nèi)部，以有效增強(qiáng)帆布穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生滑移，木樁布設(shè)間距以50~120 cm 為宜。

2.4 帆布分類

帆布主要由棉、麻線紡織而成，因初期廣泛應(yīng)用于船帆而成名，大部分為平紋組織，少數(shù)為斜紋組織，根據(jù)織股不同將其分為粗、細(xì)兩種類型。其中，粗帆布常采用58#（10 英支）4~7 股線紡織而成，質(zhì)地堅(jiān)實(shí)耐用，防水性能優(yōu)良，主要用作貨物運(yùn)輸及露天覆蓋[9]。細(xì)帆布采用2 股58#與6 股28#（10 英支/2~21 英支/6）線紡織而成，常用作勞保服裝及用品加工。通過染色后還可用于背包、旅行袋、鞋等材料。同時(shí)，通過后續(xù)進(jìn)一步加工，還可制成PVC 帆布和臘帆布等。

3 帆布沖刷試驗(yàn)及工程應(yīng)用案例

3.1 帆布防護(hù)試驗(yàn)

為充分了解帆布在路基邊坡沖刷防護(hù)中的應(yīng)用效果，砌筑邊坡模型實(shí)施試驗(yàn)檢測(cè)，因砂性土抗沖刷性能較差，因此選擇砂性土填料進(jìn)行試驗(yàn)，具體流程如下：

（1）砌筑路基模型，并填筑砂性土。

（2）在邊坡表面開設(shè)深度為100 mm、寬度為200 mm的溝槽，并在溝槽內(nèi)鋪設(shè)帆布，兩側(cè)分別超過溝面300 mm，并蓋土壓實(shí)。

（3）將輸水管道通至帆布溝入口水槽內(nèi)，并進(jìn)行通水，水流由水槽流入帆布溝內(nèi)，持續(xù)通水15 min。

（4）撤除邊坡表面帆布，并對(duì)坡面沖刷情況進(jìn)行檢查。結(jié)果顯示：①水流流至坡面后，順帆布溝迅速流動(dòng)，邊坡表面土體及帆布均處于穩(wěn)定狀態(tài)，未產(chǎn)生滑動(dòng)；②帆布撤除后，邊坡表面土體完整，未出現(xiàn)侵蝕現(xiàn)象；③局部坡面土體存在少許滲水，但不影響邊坡穩(wěn)定性。

（5）帆布撤除后，繼續(xù)通水5 min，對(duì)帆布防護(hù)前后邊坡沖刷情況進(jìn)行對(duì)比[10]。結(jié)果顯示，因邊坡土體密實(shí)度較低，邊坡表面迅速被沖刷出一道深溝，且隨沖刷的不斷加劇，溝體兩側(cè)土體逐漸坍塌，形成更大沖溝。由此可見，帆布溝對(duì)邊坡沖刷防護(hù)效果顯著。

3.2 工程案例

某工程項(xiàng)目為某理工學(xué)校-市委黨校交叉口北側(cè)60 m位置處，路基邊坡采用帆布溝進(jìn)行防護(hù)。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，邊坡表面采用粗帆布修建了一道帆布溝，主要用作將路面匯水引流至坡腳排水溝內(nèi)，邊坡由上至下總長(zhǎng)度為4.6 m，坡度1 ∶1，帆布溝寬度為35 cm，深度為15 cm，溝兩側(cè)帆布寬度為40 cm，采用石塊蓋壓牢固。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，該工程邊坡防護(hù)僅此一道帆布溝，用作坡面臨時(shí)防護(hù)，帆布為貨車篷布。因該項(xiàng)目路基邊坡具體防護(hù)計(jì)劃未落實(shí)，工程處于尚未開工狀態(tài)，當(dāng)前正值雨季，降雨會(huì)對(duì)邊坡造成嚴(yán)重沖刷，威脅邊坡使用安全。為有效降低降雨對(duì)路基邊坡的沖刷破壞，降低經(jīng)濟(jì)損失，根據(jù)該工程實(shí)際情況，就地取材，拆取貨車篷布對(duì)該工程路基邊坡實(shí)施防護(hù)，實(shí)際防護(hù)效果表明該帆布溝有效降低了降雨對(duì)邊坡的沖刷破壞，取得了顯著效果。

4 結(jié)論

綜上所述，該文根據(jù)農(nóng)村低等級(jí)公路路基邊坡防護(hù)現(xiàn)狀，介紹了現(xiàn)有坡面沖刷防護(hù)技術(shù)措施，主要是通過排水、抗沖刷兩方面對(duì)路基邊坡實(shí)施防護(hù)。此種技術(shù)手段主要針對(duì)坡度較緩且穩(wěn)定性較高邊坡較為適用，而由于農(nóng)村低等級(jí)公路邊坡坡度大、穩(wěn)定性差、路面匯水多、沖刷破壞點(diǎn)多、排水系統(tǒng)缺失等，采用排水和抗沖刷防護(hù)措施達(dá)不到理想的防護(hù)效果，并且防護(hù)成本較高。因此，結(jié)合農(nóng)村低等級(jí)公路實(shí)際情況，該文提出了帆布溝邊坡防護(hù)技術(shù)，根據(jù)路面匯水及邊坡地形，將邊坡沖溝改造成帆布溝，不僅有效實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡的防護(hù)，避免沖刷破壞，且能顯著降低養(yǎng)護(hù)工作量，節(jié)約成本，最后通過試驗(yàn)及工程實(shí)踐，充分驗(yàn)證了帆布溝防護(hù)技術(shù)效果顯著，值得積極推廣應(yīng)用。