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【摘 要】 随着道路建设步伐的加快,山区道路建设也正以前所未有的速度发展。本文首先分析了山区道路水毁类型及成因,然后山区道路水毁防治技术措施。
【关键词】 山区道路;水毁类型;水毁成因;防治技术措施
1 山区道路水毁类型及成因分析
1.1边坡溜方、坍塌、滑坡
这是山区公路极为常见的水毁破坏类型。究其原因,主要是在水毁发生以前,连续几个月的干旱天气,山体经过烈日爆晒,地表层及在一定深度内土壤含水量极低,许多地方出现干裂,表层植被的根系被拉裂,失去了应有的固结表层土壤的作用,山体内部也出现了微小的裂缝。由于降雨来的突然,加上雨量大,土壤在短时间内吸收了大量水分,甚至水分沿山体的裂缝往山体内部渗透,饱水的土体体积膨胀,自重急剧增加,由此产生的剪切力超过沿滑动面的粘结力和磨阻力,山体出现溜方和滑坡,进而破坏公路。另外,山体地质条件差,边坡土质松软,边坡过陡的地段也容易发生这些病害。
1.2路基缺口、冲断
山区公路,多为半填半挖路基或沿河地段路基,急速汇聚的雨水沿上边坡顺流而下,由于内侧边沟堵塞或排水量过小,来不及排水,雨水直接冲过路面,流向下边坡,冲刷表层填土边坡,由于填方表面植被防护不良或未进行其他边坡防护加固,被冲刷的边坡表面形成水沟槽,逐渐加大,最终形成路基缺口,甚至缺口范围内边坡整体坍塌。部分山凹地段路基内侧未设置涵洞,雨水沉积无法尽快排除,从路基内部通过毛细水或小泉眼排出路基外侧,造成填料饱水失稳,加上外边坡较陡,造成边坡坍塌,形成缺口。
1.3路基沉陷
这种类型也极常见,路基在竖向产生较大、不均匀变形,严重时路面断裂,严重影响交通或中断交通,这主要是由于路基填料选择不当,压实度不足,或者是路基排水不良,路面或边沟出现积水,局部填料饱水后失稳,甚至唧泥、弹簧等现象,在自重及行车的作用下,路基产生沉陷。主要出现在水田等低填方路段,或者是边坡较陡的挖方路段。
1.4桥、涵破坏
桥、涵破坏较常见的是桥、涵台墙、锥坡基础被冲空,台墙、锥坡失去支撑,造成台墙及上部构造失稳,引起下沉、裂缝、倒塌,大量的锥坡局部或全部被毁。桥梁破坏主要是由于桥梁所处河道长期得不到清理,对水流较缓的河道,桥下淤积严重,桥下净空变小,排洪能力降低,局部地段河水改道,当洪水来临时,无法从桥下顺利通过,洪水中夹带的泥石,树根等杂物堆积桥下,洪水直冲锥坡及桥头引道,造成锥坡倒塌、引道路基冲断,甚至水过桥面,冲毁栏杆等。桥头接线路基冲断数十米,上游锥坡、路基护脚全部倒塌,造成交通中断。其他桥梁基础及锥坡也不同程度受损,另外由于桥位所在的河床地质条件差,经过长期的水流冲刷,桥梁基础处未得到及时检查并加固,基础底部被淘空的現象普遍存在,引起台墙局部出现裂缝或坍塌,拱桥拱圈出现裂缝等,危及桥梁安全。
涵洞破坏与以上所述桥梁破坏有相似之处,部分涵洞孔径较小,无法正常排除洪水,或者被杂物堵塞,涵洞全部冲毁不在少数,造成路基冲断。部分涵洞涵底铺砌破坏严重,进出口八字墙等也受损,未及时进行加固和修补,较大的洪水加速了他们的破坏,从而引起涵洞涵墙基础被严重冲空,墙台失稳,涵洞局部倒塌,身及拱圈采用干砌,基础所处地质条件不良,在涵底铺砌被冲毁后,基础淘空严重,出口墙台、拱圈倒塌,引起拱圈及墙台沿涵洞纵向出现数条通体裂缝,拱圈失去承载作用,在填方的压力作用下,从外向内拱圈及涵墙逐段倒塌,在雨水的作用下,路基中断,只得架设便道临时通行,涵洞需要重做。
1.5防护及加固工程破坏
沿河地段挡土墙、驳岸构造物,由于基础埋置深度不足或地基软弱,受水流冲刷后淘空,墙身在自重及墙后填料推力作用下产生变形、裂缝或倒塌,这些较为常见。有些挡土墙,由于砌筑工艺差,墙体松散,在洪水巨大冲力下也会失稳倒塌。墙后填料的选择不当,浆砌挡土墙施工中反滤层处理不当,泄水孔堵塞,浸入墙后的水无法及时排出墙外,形成静水压力,同时墙后填料饱水后体积膨胀,当产生的推力大于墙身的剪应力时,墙身即沿某一薄弱面产生裂缝甚至倒塌。
2 山区道路水毁防治技术措施
2.1公路水毁防治应从设计抓起
设计是关乎工程质量和寿命的重要环节,无论从选线,还是桥梁、路基边坡防护设计都应考虑到水毁这个因素,有意识消除可能导致公路水毁的隐患,在公路设计选线上,应考虑避让易塌、易滑地带。在沿江河选线时,应考虑行洪、水库蓄水,对路基浸泡、冲刷的影响,应适当高走。山区修公路地质条件差,不是开山,便是砌坎,在这种情况下,应尽量避免开山,多做下挡墙。因为开山处易形成一个滑坡的休止角,一旦破坏了休止角,便会诱发滑坡,造成后患无穷。
2.2山区公路排水尤为重要
在设计时,应考虑设置一定的排水设施,如开沟、跌水、急流坡、挡水墙、盲沟等小型排水设施。应根据地质水文情况,适应提高抗洪标准,避免日后重复投资。根据相应公路技术等级标准要求,在满足设计洪水频率条件下,设置必要的防护工程,做到安全渲泄设计洪水,对现有公路根据其使用要求和当地自然条件进行针对性的治理工作,使现有公路的抗洪灾能力提高。不论是桥涵或挡墙基础设计应有必要的埋置深度,对防洪水冲刷,必要时应设护坦。对于经常滑坡的深挖路段应在边坡顶端上设置截水沟,边坡应分段设置不同的坡度。
2.3结合地质条件、坡度的陡缓和河水流速的大小来决定砌石护坡护面墙
沿溪线对可能遭受溪水冲刷的半填挖、填方路段坡脚,要进行防护加固,对迎水段要防止水流直接淘刷路基边坡和坡脚,应根据水深、流速,采用挡水(土)墙、护岸等防护设施,并综合考虑改变流向、改善流态、消除或减缓水流对路堤直接破坏作用,设置丁坝、顺坝等导流构造物进行综合治理。对岩层土质不稳定而造成年年塌方地段要砌上护坡。对小桥涵的水毁防治,应遵循“顺应水势,因势利导”的原则,设计时涵底应是有一定的坡度,使山洪携带的泥砂通畅排泄,涵孔径至少应为最大滚动石块直径的两倍以上;在涵的上游设置拦沙坝,拦截大颗粒泥沙,便于洪后及时清除。 2.4加强养护,把水毁隐患消除在日常养护中
公路水毁防治应防治结合、以防为主,防患于未然。公路一旦遭受严重水毁,路况很难恢复到水毁前的状况。一些病害(如坑槽、车辙、沉陷)在行车作用下很快显露出来,使公路养护质量出现较大滑坡。山区公路由于缺乏资金,对排水系统和防护设施的维护、河道疏导往往被忽视。很多水毁路段主要是由于公路排水系统不完善,排水能力达不到要求,养护中对排水系统的养护不及时、不全面以及公路排水设施先天不足造成的。因此,通过逐年完善公路排水设施,加强排水系统的养护,主要包括排水设施、路基邊坡面的防护、沿河路段的冲刷防护与加固措施,是提高公路抗洪能力、减少公路水毁的重要措施,也是山区公路养护工作的主要任务。公路的纵向和横向排水方面要加大力度、应因地制宜、对纵向排水沟加深加宽,横向排水在陡坡地段每隔20m左右,在路肩两侧错位斜挖碎石填铺的截水明槽、或有计划地将土路肩改造成硬路肩,以利渲泄并减缓流水冲刷。要增加排水设施的设置,一般300~500m设置一涵洞。同时,实地适当加深加宽傍山水沟,既搞好排水,又做到路容路貌美观。在汇水面积较大的边坡,为了拦截边坡上方流向路基的地表迳流,防止山坡漫流危害公路,减轻边沟的水流负担,要在路基边坡上方设置排水沟与截水沟及与之相应的急流槽。山区公路因受地形的限制,路面窄小,按建养并重、强化管理的方针,要通过养护,有计划地提高公路的通行能力,有条件的地区应该将路面由3.0m扩养成3.5m,应通过技术改造将泥结碎石路面改造为沥青砼或水泥砼路面,同时充分注意排水系统和防护工程配套,以满足排水所需。要对土基和基层强度不足,极易出现路基发软下沉的路段设置暗沟或渗沟,使地下水能排到路基以外,保证公路及沿线设施稳定,提高线路的通行能力。
2.5雨天巡查是防治山区公路水毁的一项重要工作
公路的路基、路面、桥涵及其排水防护等设施要进行经常性保养、维护与加固,使其各部分都处于完好状态。要对现有公路抗洪能力进行综合评定工作,确定所管养的危险路段,找出薄弱环节,制定分步治理实施计划。对涵洞的养护是山区公路养护的重点,要坚持雨天巡路制度,道班每日养护做到灾情及时发现及早抢修,加强路况检查,特别重视对公路排水设施及其防护工程安全质量检查。查看路面排水是否良好、路基排水设施有无损坏、路基边沟、排水沟、截水沟是否顺畅,桥涵是否淤塞,挡土墙等防护工程有否裂缝并及时维护完好。及时消除水沟和涵洞杂物,经常保持排水设施处于良好状态。同时根据当地气候特点及地理条件,因地制宜地制订一些具体的防治措施,加强易水毁路段的观测和预测,对一些活动性滑坡安排专人定期观测,做好记录,及时进行综合分析,尽早制定防抢预案,避免大事故的发生。在养护生产安排上要提前考虑防水毁问题,在汛期到来之前应将水沟、涵洞疏导清通,保证汛期排水畅通。公路上边坡应以疏导排水为主,对一些排水不畅、易发生堵塞的路段,根据集水区划分,增设一些必要的排水构造物。公路下边坡应以加固路基为主,对路基出现下沉,淘空的要提前进行加固,防止病害扩大。
3 结语
水毁防治要因势利导、因害设防。要先研究水毁的原因所在,根据其成因顺应自然规律,采取有针对性的防护措施。进行水毁防治要在确保防治效果的同时,尽量做到就地取材、经济合理。同时我们也应该认识到,在水毁的防护中要注重对环境的保护,环境保护本身也是对水毁的一种生态防护,在防护措施选择时,应结合地方特点,工程防护与生物防护相结合,减少水土流失,保护生态环境。
参考文献:
[1]高东光.公路与桥梁水毁防治技术[M].北京:人民交通出版社,2002.
[2]刘治军,凌建明,唐伯明.公路水毁防治技术研究[R].重庆:重庆市公路局,2006.
[3]王泉.山区公路水毁的防治[J].中国公路.2001
【关键词】 山区道路;水毁类型;水毁成因;防治技术措施
1 山区道路水毁类型及成因分析
1.1边坡溜方、坍塌、滑坡
这是山区公路极为常见的水毁破坏类型。究其原因,主要是在水毁发生以前,连续几个月的干旱天气,山体经过烈日爆晒,地表层及在一定深度内土壤含水量极低,许多地方出现干裂,表层植被的根系被拉裂,失去了应有的固结表层土壤的作用,山体内部也出现了微小的裂缝。由于降雨来的突然,加上雨量大,土壤在短时间内吸收了大量水分,甚至水分沿山体的裂缝往山体内部渗透,饱水的土体体积膨胀,自重急剧增加,由此产生的剪切力超过沿滑动面的粘结力和磨阻力,山体出现溜方和滑坡,进而破坏公路。另外,山体地质条件差,边坡土质松软,边坡过陡的地段也容易发生这些病害。
1.2路基缺口、冲断
山区公路,多为半填半挖路基或沿河地段路基,急速汇聚的雨水沿上边坡顺流而下,由于内侧边沟堵塞或排水量过小,来不及排水,雨水直接冲过路面,流向下边坡,冲刷表层填土边坡,由于填方表面植被防护不良或未进行其他边坡防护加固,被冲刷的边坡表面形成水沟槽,逐渐加大,最终形成路基缺口,甚至缺口范围内边坡整体坍塌。部分山凹地段路基内侧未设置涵洞,雨水沉积无法尽快排除,从路基内部通过毛细水或小泉眼排出路基外侧,造成填料饱水失稳,加上外边坡较陡,造成边坡坍塌,形成缺口。
1.3路基沉陷
这种类型也极常见,路基在竖向产生较大、不均匀变形,严重时路面断裂,严重影响交通或中断交通,这主要是由于路基填料选择不当,压实度不足,或者是路基排水不良,路面或边沟出现积水,局部填料饱水后失稳,甚至唧泥、弹簧等现象,在自重及行车的作用下,路基产生沉陷。主要出现在水田等低填方路段,或者是边坡较陡的挖方路段。
1.4桥、涵破坏
桥、涵破坏较常见的是桥、涵台墙、锥坡基础被冲空,台墙、锥坡失去支撑,造成台墙及上部构造失稳,引起下沉、裂缝、倒塌,大量的锥坡局部或全部被毁。桥梁破坏主要是由于桥梁所处河道长期得不到清理,对水流较缓的河道,桥下淤积严重,桥下净空变小,排洪能力降低,局部地段河水改道,当洪水来临时,无法从桥下顺利通过,洪水中夹带的泥石,树根等杂物堆积桥下,洪水直冲锥坡及桥头引道,造成锥坡倒塌、引道路基冲断,甚至水过桥面,冲毁栏杆等。桥头接线路基冲断数十米,上游锥坡、路基护脚全部倒塌,造成交通中断。其他桥梁基础及锥坡也不同程度受损,另外由于桥位所在的河床地质条件差,经过长期的水流冲刷,桥梁基础处未得到及时检查并加固,基础底部被淘空的現象普遍存在,引起台墙局部出现裂缝或坍塌,拱桥拱圈出现裂缝等,危及桥梁安全。
涵洞破坏与以上所述桥梁破坏有相似之处,部分涵洞孔径较小,无法正常排除洪水,或者被杂物堵塞,涵洞全部冲毁不在少数,造成路基冲断。部分涵洞涵底铺砌破坏严重,进出口八字墙等也受损,未及时进行加固和修补,较大的洪水加速了他们的破坏,从而引起涵洞涵墙基础被严重冲空,墙台失稳,涵洞局部倒塌,身及拱圈采用干砌,基础所处地质条件不良,在涵底铺砌被冲毁后,基础淘空严重,出口墙台、拱圈倒塌,引起拱圈及墙台沿涵洞纵向出现数条通体裂缝,拱圈失去承载作用,在填方的压力作用下,从外向内拱圈及涵墙逐段倒塌,在雨水的作用下,路基中断,只得架设便道临时通行,涵洞需要重做。
1.5防护及加固工程破坏
沿河地段挡土墙、驳岸构造物,由于基础埋置深度不足或地基软弱,受水流冲刷后淘空,墙身在自重及墙后填料推力作用下产生变形、裂缝或倒塌,这些较为常见。有些挡土墙,由于砌筑工艺差,墙体松散,在洪水巨大冲力下也会失稳倒塌。墙后填料的选择不当,浆砌挡土墙施工中反滤层处理不当,泄水孔堵塞,浸入墙后的水无法及时排出墙外,形成静水压力,同时墙后填料饱水后体积膨胀,当产生的推力大于墙身的剪应力时,墙身即沿某一薄弱面产生裂缝甚至倒塌。
2 山区道路水毁防治技术措施
2.1公路水毁防治应从设计抓起
设计是关乎工程质量和寿命的重要环节,无论从选线,还是桥梁、路基边坡防护设计都应考虑到水毁这个因素,有意识消除可能导致公路水毁的隐患,在公路设计选线上,应考虑避让易塌、易滑地带。在沿江河选线时,应考虑行洪、水库蓄水,对路基浸泡、冲刷的影响,应适当高走。山区修公路地质条件差,不是开山,便是砌坎,在这种情况下,应尽量避免开山,多做下挡墙。因为开山处易形成一个滑坡的休止角,一旦破坏了休止角,便会诱发滑坡,造成后患无穷。
2.2山区公路排水尤为重要
在设计时,应考虑设置一定的排水设施,如开沟、跌水、急流坡、挡水墙、盲沟等小型排水设施。应根据地质水文情况,适应提高抗洪标准,避免日后重复投资。根据相应公路技术等级标准要求,在满足设计洪水频率条件下,设置必要的防护工程,做到安全渲泄设计洪水,对现有公路根据其使用要求和当地自然条件进行针对性的治理工作,使现有公路的抗洪灾能力提高。不论是桥涵或挡墙基础设计应有必要的埋置深度,对防洪水冲刷,必要时应设护坦。对于经常滑坡的深挖路段应在边坡顶端上设置截水沟,边坡应分段设置不同的坡度。
2.3结合地质条件、坡度的陡缓和河水流速的大小来决定砌石护坡护面墙
沿溪线对可能遭受溪水冲刷的半填挖、填方路段坡脚,要进行防护加固,对迎水段要防止水流直接淘刷路基边坡和坡脚,应根据水深、流速,采用挡水(土)墙、护岸等防护设施,并综合考虑改变流向、改善流态、消除或减缓水流对路堤直接破坏作用,设置丁坝、顺坝等导流构造物进行综合治理。对岩层土质不稳定而造成年年塌方地段要砌上护坡。对小桥涵的水毁防治,应遵循“顺应水势,因势利导”的原则,设计时涵底应是有一定的坡度,使山洪携带的泥砂通畅排泄,涵孔径至少应为最大滚动石块直径的两倍以上;在涵的上游设置拦沙坝,拦截大颗粒泥沙,便于洪后及时清除。 2.4加强养护,把水毁隐患消除在日常养护中
公路水毁防治应防治结合、以防为主,防患于未然。公路一旦遭受严重水毁,路况很难恢复到水毁前的状况。一些病害(如坑槽、车辙、沉陷)在行车作用下很快显露出来,使公路养护质量出现较大滑坡。山区公路由于缺乏资金,对排水系统和防护设施的维护、河道疏导往往被忽视。很多水毁路段主要是由于公路排水系统不完善,排水能力达不到要求,养护中对排水系统的养护不及时、不全面以及公路排水设施先天不足造成的。因此,通过逐年完善公路排水设施,加强排水系统的养护,主要包括排水设施、路基邊坡面的防护、沿河路段的冲刷防护与加固措施,是提高公路抗洪能力、减少公路水毁的重要措施,也是山区公路养护工作的主要任务。公路的纵向和横向排水方面要加大力度、应因地制宜、对纵向排水沟加深加宽,横向排水在陡坡地段每隔20m左右,在路肩两侧错位斜挖碎石填铺的截水明槽、或有计划地将土路肩改造成硬路肩,以利渲泄并减缓流水冲刷。要增加排水设施的设置,一般300~500m设置一涵洞。同时,实地适当加深加宽傍山水沟,既搞好排水,又做到路容路貌美观。在汇水面积较大的边坡,为了拦截边坡上方流向路基的地表迳流,防止山坡漫流危害公路,减轻边沟的水流负担,要在路基边坡上方设置排水沟与截水沟及与之相应的急流槽。山区公路因受地形的限制,路面窄小,按建养并重、强化管理的方针,要通过养护,有计划地提高公路的通行能力,有条件的地区应该将路面由3.0m扩养成3.5m,应通过技术改造将泥结碎石路面改造为沥青砼或水泥砼路面,同时充分注意排水系统和防护工程配套,以满足排水所需。要对土基和基层强度不足,极易出现路基发软下沉的路段设置暗沟或渗沟,使地下水能排到路基以外,保证公路及沿线设施稳定,提高线路的通行能力。
2.5雨天巡查是防治山区公路水毁的一项重要工作
公路的路基、路面、桥涵及其排水防护等设施要进行经常性保养、维护与加固,使其各部分都处于完好状态。要对现有公路抗洪能力进行综合评定工作,确定所管养的危险路段,找出薄弱环节,制定分步治理实施计划。对涵洞的养护是山区公路养护的重点,要坚持雨天巡路制度,道班每日养护做到灾情及时发现及早抢修,加强路况检查,特别重视对公路排水设施及其防护工程安全质量检查。查看路面排水是否良好、路基排水设施有无损坏、路基边沟、排水沟、截水沟是否顺畅,桥涵是否淤塞,挡土墙等防护工程有否裂缝并及时维护完好。及时消除水沟和涵洞杂物,经常保持排水设施处于良好状态。同时根据当地气候特点及地理条件,因地制宜地制订一些具体的防治措施,加强易水毁路段的观测和预测,对一些活动性滑坡安排专人定期观测,做好记录,及时进行综合分析,尽早制定防抢预案,避免大事故的发生。在养护生产安排上要提前考虑防水毁问题,在汛期到来之前应将水沟、涵洞疏导清通,保证汛期排水畅通。公路上边坡应以疏导排水为主,对一些排水不畅、易发生堵塞的路段,根据集水区划分,增设一些必要的排水构造物。公路下边坡应以加固路基为主,对路基出现下沉,淘空的要提前进行加固,防止病害扩大。
3 结语
水毁防治要因势利导、因害设防。要先研究水毁的原因所在,根据其成因顺应自然规律,采取有针对性的防护措施。进行水毁防治要在确保防治效果的同时,尽量做到就地取材、经济合理。同时我们也应该认识到,在水毁的防护中要注重对环境的保护,环境保护本身也是对水毁的一种生态防护,在防护措施选择时,应结合地方特点,工程防护与生物防护相结合,减少水土流失,保护生态环境。
参考文献:
[1]高东光.公路与桥梁水毁防治技术[M].北京:人民交通出版社,2002.
[2]刘治军,凌建明,唐伯明.公路水毁防治技术研究[R].重庆:重庆市公路局,2006.
[3]王泉.山区公路水毁的防治[J].中国公路.2001