貴州省山區(qū)沿河公路路基水毀機理及防治對策

馮健雪

貴州省山區(qū)沿河公路路基水毀機理及防治對策

馮健雪

山區(qū)沿河公路；路基水毀；防治對策；貴州省

貴州省處于西南云貴高原山區(qū)，地形陡峻，地質環(huán)境復雜，公路自然災害頻發(fā)，其中山區(qū)沿河公路路基水毀是公路主要的自然災害之一。每年夏季，強降雨或者持續(xù)降雨誘發(fā)大量的公路路基水毀災害，路基水毀不僅破壞大量的交通附屬設施，嚴重影響交通運輸安全，還造成巨大的經(jīng)濟財產(chǎn)損失。據(jù)不完全統(tǒng)計，2013年貴州省公路水毀損失達到5200萬元，其中50%是山區(qū)沿河公路路基水毀。因此，研究山區(qū)沿河公路路基水毀機理，科學合理地防治公路路基水毀災害，對保障公路暢通運營、附屬設施完好和減小水毀造成的經(jīng)濟損失具有重要意義。

一、山區(qū)沿河公路路基水毀類型及機理

通過大量的調查統(tǒng)計分析，貴州省山區(qū)沿河公路路基水毀災害類型主要有:路面開裂、路基沉陷與坍塌、路基整體滑移、防護與加固工程損壞等。其所占比例分別為：路面開裂約占27%、路基沉陷與坍塌約占31%、路基整體滑移約占22%、防護與加固工程損壞約占14%、其他形式約占6%。

1.路面開裂

路面積水之后，水滲透到路面，使路面材料浸水達到飽和狀態(tài)，在夏季高溫暴曬之下，路面材料的含水率急劇降低，失去大量水分，路面材料內部基質會產(chǎn)生很大的張力，從而導致路面開裂。路面開裂對交通行車安全沒有巨大的影響，但是水沿著路面縫隙滲入路基，在汽車荷載作用下，水、路基、荷載相互耦合作用加速了路面材料的老化和路基的破壞，從而對行車安全帶來影響。

對大量路面開裂現(xiàn)象調查研究表明，瀝青混凝土路面比水泥路面發(fā)生開裂的數(shù)量要少得多，原因是瀝青路面的瀝青混凝土是一種柔性材料，在高溫條件下具有較強的賦水能力，具有良好的彈性力學性能，同等條件下發(fā)生脆性張拉現(xiàn)象的幾率比水泥路面要小。

2.路基沉陷與坍塌

與路面開裂相比，公路路基沉陷與坍塌對公路交通運營有直接的不利影響。

公路屬于帶狀構造物，跨越地區(qū)地質環(huán)境復雜，氣候水文條件多變。在軟土路基地段，由于沒有有效地對軟土路基進行處理，填料選擇不當，施工過程中壓實厚度超過規(guī)范值，碾壓時壓實度不夠，路基承載力較低。路基排水措施欠缺，排水不暢，雨水浸入公路路基中，在車輛荷載作用下，荷載、水、路基土體相互作用，路基土體發(fā)生不均勻固結沉降，當達到極限承載力之后，路基發(fā)生沉陷，嚴重時路基失穩(wěn)，在雨水的沖刷與侵蝕作用下，掏空路基，直接坍塌，進一步惡化公路交通運營環(huán)境條件。

在挖方路段，由于排水不合理，在雨水侵蝕與沖刷作用下，路基邊坡被軟化，自身重力增加，產(chǎn)生向下的剪切力。當超過邊坡內摩擦力與粘結力時，邊坡失穩(wěn)直接坍塌，嚴重時導致公路中斷，造成直接的經(jīng)濟損失。

3.路基整體滑移

路基整體滑移是一種嚴重的路基水毀災害。由于路基地質環(huán)境復雜，路基在空間形態(tài)上可以看作是小邊坡體。當山體地形地貌復雜、地質條件差、巖體結構組合特征為巖層走向與邊坡相近，巖體風化嚴重，中間有軟弱泥巖時，一旦遇水，極易軟化發(fā)生路基整體滑移。發(fā)生路基整體滑移除了與地質環(huán)境有關外，還與排水措施不合理有關。如果受到長期遇水沖刷滲透作用，路基含水量將逐漸增高，路基土體的內摩擦系數(shù)和粘聚力均大幅度降低，最后將誘發(fā)路基整體滑動。

另外，由于缺乏加固支護措施，路基的整體抗滑力下降。調查研究表明，路基整體滑移的發(fā)生大部分集中在離河流較近的路段。河流水量越大，路基整體滑移就越容易發(fā)生。

4.防護與加固工程損壞

防護與加固工程主要是擋土墻、丁壩、護坦等結構物，防護與加固工程的損壞會大大降低交通運營效果，縮短公路使用壽命。防護與加固工程水毀損壞的原因在于：設計人員一般只考慮與土體的相互作用的關系，即抗土壓力與抗傾覆性，而對強降雨條件下的抗災能力往往不夠重視。此外，防護加固工程在路基埋置深度上較淺，基礎地質情況較差。貴州省山區(qū)公路的調查結果表明，防護加固工程損壞路段集中在河流凹岸一側，在不斷受到雨水沖刷侵蝕作用下，路基基礎工程失穩(wěn)，從而發(fā)生滑移破壞。

二、防治對策

1.防治原則

沿河公路路基的防治原則為：預防為主、防治結合；順應水勢、因勢利導；綠色防治、全面系統(tǒng)。在防治過程中，要做到防患于未然，根據(jù)水流運動規(guī)律與結構，深入認識水流與路基水毀災害的規(guī)律，從本質上找到根本、有效的防治措施，并且做到防護與生態(tài)環(huán)境相統(tǒng)一。公路水毀災害是自然條件、地質條件、路基工程條件及人類工程活動等多種因素相互作用的復雜災害問題，因此要全面、系統(tǒng)地分析其主要控制因素，對癥下藥，方能達到目的。

2.防治措施及適用條件

山區(qū)沿河公路路基水毀災害發(fā)生的原因是多種因素相互作用形成的，針對公路水毀災害，很多專家提出了很多解決方案。目前，山區(qū)沿河公路路基水毀防治措施有生物防護、干砌片石、漿砌片石、石籠拋石、浸水擋墻、護坦、丁壩、順壩、改移河道等，但各使用條件有所不同。考慮貴州省地形地貌環(huán)境復雜，地表切割深度大，夏季降雨量大，根據(jù)調查研究分析提出了貴州省山區(qū)公路路基水毀災害的防治措施，見表1所列。

表1 貴州省山區(qū)沿河公路路基水毀類型及防治措施

綜上所述，貴州省山區(qū)沿河公路路基水毀災害類型有路面開裂、路基沉陷與坍塌、路基整體滑移、防護與加固工程損壞。沿河路基水毀災害主要是自然環(huán)境條件、地質條件、公路工程以及人類工程活動等多種復雜因素相互作用下的復雜問題。沿河路基水毀災害的防治主要有生物防護、工程防護以及改移河道等措施，因此在設計、施工、運營養(yǎng)護過程中，要嚴格按照規(guī)范設計與施工，要加強氣象水文、路基沉降的監(jiān)測，采取多種防治措施綜合運用。

（作者單位：貴州交通職業(yè)技術學院）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.7.023