新疆克州公路水毀成因及其防治措施

艾力阿不來提

新疆克州公路水毀成因及其防治措施

艾力阿不來提

結合多年的公路養護經驗,介紹了新疆克州公路沿河路基沖毀、路基滑坡、山體塌方、泥石流掩埋、路基防護與加固工程沖毀、橋涵構造物沖毀 6種水毀病害的成因,并提出了相應的防治措施,以期為其他公路水毀治理提供指導。

公路水毀,成因,防治

新疆克州降雨強度大,歷時短,匯流快,植被少,破壞力強,特別是 2010年克州地區遭受了百年不遇的特大洪水災害,造成各條線路水毀災害頻繁發生。例如 9月 17日 ～24日連續強降雨,導致了 S306線 K 430～K436沖毀涵洞 1道,沖毀路基土方 2萬 m3,沖毀瀝青路面 1萬 m2,漿砌防護 5 094m3;K 196～K197發生嚴重石塌方,阻塞交通,塌方為 10萬m3。本文結合作者多年的公路養護工作經驗,介紹了新疆克州公路各類水毀病害發生的原因,并提出了相應的防治措施。

1 克州公路水毀的類型與成因

縱觀近幾年克州公路水毀病害,歸納起來主要表現為沿河路基沖毀、路基滑坡、山體塌方、泥石流掩埋、路基防護與加固工程沖毀、橋涵構造物沖毀 6種類型。

1.1 沿河路基沖毀

沿河路基沖毀是指路基經過河流沖刷而發生的整體或局部沖毀。路基沖毀病害損害了路面的通車功能,易造成交通中斷,是比較嚴重的水毀病害。形成路基沖毀病害的主要原因有：1)沿河路基排水設施不完善,河流變遷不規律,預防難度大,路基極易受到沖刷;2)半填半挖路基因地質條件差,遇水軟化,路基邊坡土質松軟、坡度過陡,縱向排水設施與路基護坡防護工程不完善。

1.2 路基滑坡

路基滑坡是指路基邊坡在自重和荷載作用下發生滑移,從而致使路基發生整體或局部滑移破壞。路基滑坡損害了路面的通車功能,易造成交通中斷,是比較嚴重的水毀病害。形成路基滑坡的主要原因是由于路基邊坡土質松軟、坡度過陡,所以當雨水滲入后在自重和荷載作用下發生滑移病害。

1.3 山體塌方

山體塌方是指較陡斜坡上的巖石或土體在重力作用下突然脫離山體發生崩落或滾動,并堆積在坡腳或溝谷的現象。大小不等,零亂無序的巖塊或土塊呈錐狀堆積在坡腳的堆積物稱崩積物,也可稱為巖堆或倒石堆。形成山體坍塌的主要原因是：1)由于雨水的滲入,使山體覆蓋層與山體巖層的粘結面摩擦力減小,部分覆蓋層失去了平衡,從而致使深挖路段邊坡滑塌;2)在路基改造過程中,由于爆破時的震動,致使巖石的巖層發生裂縫,但又未采取任何防護措施。當雨水滲入巖層裂縫后,巖層失去平衡而產生山體塌方;3)由于人為的開挖取土不當,導致滲入土體的大量雨水破壞了顆粒間的粘聚力,從而增加土體自重發生塌方。

1.4 泥石流掩埋

泥石流是指因暴雨或其他自然災害引發山體滑坡而形成的攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快,流量大,物質容量大和破壞力強等特點。泥石流掩埋就是在易發生泥石流的山區或溝谷深壑地段,公路被泥石流沖毀并掩埋的病害。形成泥石流掩埋病害的主要原因是：1)公路處于陡峻并便于集水、集物的地段;2)公路旁邊的山體有豐富的松散物質;3)短時間內有大量的水源,如連續暴雨等。

1.5 路基防護與加固工程沖毀

路基防護與加固工程沖毀是指擋土墻、截水壩等防護與加固工程在不斷受到水流沖刷下,其基礎失穩,產生滑移、鼓肚等破壞病害。產生路基防護與加固工程沖毀病害的主要原因有：

1)加固工程的地基不良或基礎埋置深度不夠;

2)位置選擇不合理,如因擠壓河道而造成局部沖刷;

3)洪水位置調查欠缺、結構形式不合理,從而造成沖毀。

1.6 橋涵構造物沖毀

橋涵構造物沖毀是指在山洪暴發情況下,洪水沖刷淘空橋基,致使橋涵失穩或開裂等損壞病害。形成橋涵構造物沖毀的主要原因是：

1)涵洞位置設置不合理,孔徑偏小,進口截水設施不完善,進出口淤高,發生堵塞,滿足不了排洪要求;

2)橋位選擇不當,河床變化較快,水流偏差較大,極易發生沖刷,進而影響橋梁基礎及墩臺的穩定性。

2 克州公路水毀的防治措施

2.1 沿河路基沖毀的防治

為防止沿河路段路基受到較嚴重的沖刷,應加強洪水預防工作。對于因河流變遷不規律而造成路基較嚴重沖刷的路段,建議設計透水丁壩、鐵絲籠丁壩、木質三腳架等改變河流方向設施,如托什干河邊的 S306線公路路基經常被洪水沖刷,后設計了透水丁壩,效果非常好;Z611線邊防公路 K 21+400～K 21+480路段路基被洪水沖毀,在搶險過程中用木質三腳架和鐵絲籠丁壩,有效控制了路基沖毀。同時選好線位也是預防沿河路段路基沖毀的重要措施。山區公路在道路選線時盡量避免地質和水文不良地帶,陡峻山坡上的半路塹,路中心線宜向內移動,盡量采用臺口式路基以減少路基外側填方。再者,沿河路段邊坡應設擋土墻。

2.2 路基滑坡的防治

首先是選好線位。路基滑坡多見于山區公路。由于山區公路受地形條件的限制,不少路段或填或挖,所以在道路選線時要盡量避免地質和水文不良地帶,對陡峻山坡上的半路塹,路中心線宜向內移動,并盡量采用臺口式路基以減少路基外側填方。

其次是設置排水系統。對于路塹路段必須設置邊溝、合理的縱坡,避免水滲入路基加固處理。路塹挖方上側距離挖方坡口5m外應設置一道或多道截水溝,以使地表水匯入截水溝引到排水溝或涵洞排出。需排水處的邊坡應設計排水槽。例如 S306線K 211+300處發生路基滑坡是因為邊坡排水設施不完善而發生的,所以現在該處坡腳下設置擋土墻及邊坡排水設施,效果較好。

2.3 山體塌方的防治

對于僅在雨后才有墜石、剝落和小型崩塌的地段,可在坡腳或半坡上設置攔截構筑物,如設置落石平臺和落石槽以停積崩塌物質;修建擋石墻以攔墜石;利用廢鋼軌、鋼釬及鋼絲等編制鋼軌或鋼釬棚欄來攔截。對坡體中的裂隙、縫、空洞,可用片石填補空洞,水泥砂漿勾縫等以防止裂隙、縫、洞的進一步發展。在危石孤石凸出的山嘴以及坡體風化破碎的地段,采用刷坡技術放緩邊坡。在易風化剝落的邊坡地段修建護墻,對緩坡進行水泥護坡處理等。例如 S309線 K64+200～K 64+400塌方多發路段,現上坡進行刷坡、設計路塹擋土墻處理,目前效果良好。

2.4 泥石流掩埋的防治

路段在泥石流溝上方時,可以修筑橋梁、涵洞跨越避險工程,這樣即使遇到明洞和渡槽等穿越工程,使泥石流從上方排泄,下方交通不受影響。

對泥石流地區的橋梁、路基及重要工程設施修筑護坡、擋墻、順壩和丁壩等防護工程,從而抵御泥石流的沖刷、沖擊、側蝕和淤埋等危害。修筑導流堤、急流槽、束流堤等排導工程,改善泥石流流勢、增大橋梁等建筑物的排泄能力。修筑攔砂壩、固床壩、儲淤場、支擋工程、截洪工程等攔擋工程,控制泥石流的固體物質和雨洪徑流,削弱泥石流的流量、下泄量和能量,以減緩泥石流的沖刷、撞擊和淤埋等危害。

2.5 路基防護工程與加固工程沖毀的防治

對防護與加固工程的地基為軟弱土層時,可采用換土或砂礫、碎石、灰土等進行填筑,保證足夠的基底應力。對防護與加固工程基礎埋深滿足實地地基情況時,可以考慮新疆洪水的特性而采取增大基礎埋深深度指標,處理基礎與坡面連接處并收集水文資料,控制好防護工程高度。結合河流實際情況設置擋墻,不要擠壓河道,引起局部沖刷,特別注意設置擋墻后仍要保持水流順暢。

2.6 橋涵破壞的防治

涵洞不僅起到排水的作用,而且還起到輸沙的作用。如果涵洞的孔徑過小,流沙及雜物堵塞涵洞后,人工難以進入清淤,使涵洞排水功能減弱,一旦山洪暴發,涵洞極易被沖毀。因此,對于山區沿溪線公路,一般應每隔 300m設置一道涵洞。涵洞進水口應漿砌一段片石鋪砌,當涵前排水溝縱坡較大時,應建急流槽或跌水等構造物以減緩流速。

所建橋梁除保證橋梁安全外,還應根據水流情況修建導流壩等調治構造物,以保證橋梁在設計洪水位時不被沖毀。對于橋基已被淘空的橋梁,應立即用混凝土填筑橋基淘空部分,然后采取現澆鋼筋混凝土加固橋基,在橋梁上游修建合適的導流壩、丁壩等調治構造物,使水流均勻流暢地通過橋孔。加強橋涵的日常養護,保持橋涵排水最好狀態。

3 結語

公路水毀每年在不同地區均有發生,這種自然災害造成的經濟損失是很大的。根治和預防公路水毀,單憑資金投入,不能很好解決公路水毀問題,必須從科學技術上找出路,認真開展公路水毀的防治研究工作。雖然造成公路水毀的原因是多方面的,但只要我們能從公路的設計、施工和養護等方面十分重視預防水毀,公路水毀災害將會得到有效控制,及時啟動人力、物力、機械進行搶險,用科學合理的技術方案搶修或恢復公路,水毀損失也將會大大減少。

[1]JTG D 30-2004,公路路基設計規范[S].

[2]李 莉.淺談公路水毀的成因與防治[J].公路,2004(5)：21-24.

On reasons for water damage on Kezhou road in Xinjiang and its preventionmeasures

A ili Abu laiti

Combining with many-year roadmaintenance experience,the paper introduces the reasons for the water damage diseases along Kezhou road in Xinjiang,that is the damageat roadbed,the slidingof roadbed,themountainous collapses,theburial ofmudslide,the damageof roadbed protection and intensification projects,and the ones of bridge components,and points out respective preventionmeasures,so as to p rovide the direction for the water damage treatment on other roads.

road water damage,reasons,prevention

U 418

A

1009-6825(2011)03-0133-02

2010-09-27

艾力阿不來提(1977-),男,工程師,新疆阿圖什公路總段,新疆 阿圖什 845350