西部山區公路水毀影響因素及類型分析

李方明 胡俊波

(四川省樂山圣達水利水電有限責任公司，四川樂山 614000)

1 公路水毀的定義

要想對公路水毀更加深入的進行研究，首先必須對公路水毀的定義要有科學的認識。由于不同的學者對公路水毀劃分依據有所不同，從而公路水毀的定義也因此有所不同。就目前而言，公路水毀的定義主要有以下幾種:交通部公路科學研究所蔣煥章教授［3］指出公路構筑物因雨水或洪水而造成的程度不一的破壞;中國長安大學的高冬光教授［2］提出山區公路水毀破壞主要是公路所屬的沿線設施在河流水流的連續沖刷作用下而導致破壞的過程;重慶交通大學陳洪凱教授等［4］認為公路水毀破壞是指在人類活動以及自然因素的共同綜合作用下而造成山區公路所屬工程設施損毀過程、損毀現象，是不合理人為活動與自然災害綜合作用下對山區公路造成的破壞作用過程，是水毀環境導致工程結構異變的產物;同濟大學凌建明教授等［5］認為公路水毀是指由于短時強降雨或持續的地表降水引起的工程災害，包括洪水、泥石流、滑坡等地質災害。通過對以上資料分析可知，公路水毀不同定義的主要區別在于道路的破壞原因及破壞的對象差異。

2 公路水毀影響因素

公路沿線設施發生水毀的條件較多，除公路在修建過程中本生所產生的不利因素外，還受到區域地質條件、地形地貌特征、水文地質條件、氣象條件、公路等級、不合理的人類活動等諸多方面因素共同的作用。在導致公路水毀的影響因素中有宏觀層面的，也有微觀層面的，而公路水毀的不同形態特征表現正是由于它們之間的耦合作用產生的。歷年來公路水毀統計資料表明，短時強降雨以及長時間持續降雨造成的水毀占公路水毀的比例比較大。汛期，特別是主汛期，公路水毀發生所占的比例較大。通過分析公路水毀災害的統計資料發現:長時間持續降雨以及短時強降雨造成的水毀災害在公路水毀災害中的比重較大。尤其是在汛期，特別是在河流區域的主汛期，公路水毀災害發生的頻率很高，占的比例也較大。特別是每年的6月～9月份是我國降雨量較多的時間段，受降雨的影響，這段時間內也是公路水毀多發的時間段。根據調查研究資料對公路水毀發生的月份進行統計，發現每年的7月份，8月份是我國水毀災害發生最多的時候，發生的次數、頻率約占總水毀災害數量的39%;其次就是每年的6月份和9月份，其數量也分別占到總水毀災害數量的10%和11%。由此可見，降雨量的多少顯著影響公路水毀發生的情況。

影響公路水毀的環境因素從宏觀的角度來看，主要包括:河流流域植被覆蓋情況、公路等級、水文氣象條件、工程地質條件等。研究分析這些影響因素便于從宏觀層面對公路水毀進行預測和評估。公路水毀從微觀角度來看，表現為具體的受災涵洞、橋梁、路段等。由于這些地段水毀影響因素較多，所以其形成原因通常較為復雜［1］。

2.1 工程地質對公路水毀的影響

山區道路常常由于工程地質條件的影響，道路展線通常情況下比較困難，路線大多依山傍水，路基一般修建在山坡的等高線上，半填半挖形式路基較多，路基通常情況下具有較高較陡的上下邊坡，造成土基及邊坡自身穩定性較差。同時由于路基填筑部分施工過程中沒有按照設計標準進行壓實，導致路基填方部分強度較低，力學性能較差，極易產生不均勻變形，而且填方側多為河流溝谷，雨季時由于山洪匯流，河流水位變化幅度較大，水流流速大，沿河公路路基邊坡極易受到洪水的沖刷作用，致使邊坡坍塌。

2.2 降雨對公路水毀的影響

公路水毀離不開水的作用，據統計我國道路水毀90%以上都是由于水的滲透作用使土的強度降低造成的，而水的來源主要是汛期降雨。我國洪水災害分布范圍較廣，其中暴雨產生的洪水是公路路基水毀的主要原因之一。特別是夏季主汛期發生短時強降雨，使得通過河道的流速和水流流量加大、水位急劇上升，使得公路支擋結構被沖刷淘蝕，隨著洪水持續時間的增長，路基支擋結構破壞程度越嚴重，甚至直接沖毀路基本體。

2.3 山區河流對公路水毀的影響

山區公路通常是沿河修筑的，山區河流對沿河道路的影響主要表現在河床質和河流形態兩個方面。其中河流形態對沿河公路產生水毀的影響較大［1］，由于河道的彎曲，導致水流流向的改變，造成水流對路基的沖刷淘蝕作用，進而加劇公路路基的水毀破壞。

其表現形式如下:

1)自然狀態下，河道并不是直線延伸，通常存在很多彎道，彎道處的河水容易形成環流作用，從而導致沿河公路凹岸路基沖刷更為嚴重，從而致使河流凹岸沿河路基邊坡坡底逐漸被淘蝕，造成路基坍塌;

2)由于沿河道路主要是以填方為主，改變了原河道的徑流量，使得河流斷面面積壓縮變小，從而致使上游產生雍水，使得上游水位過高，淹沒公路路面、路基及支擋結構，并在壓縮斷面處產生集中沖刷;

3)由于地形的起伏變化導致河流水流的流向改變，導致對路基本體產生頂沖與斜沖造成路基的坍塌或破壞;

4)河底出現明顯跌坎時導致下游水流速度突然增大，從而加快沿河道路支擋結構的沖刷和掏蝕。

2.4 公路等級對公路水毀的影響

自西部大開發戰略實施以來，我國大規模的開展了西部山區公路的建設。由于西部山區公路受地形限制，加上很多公路設計技術等級普遍較低，抵御自然災害的能力較弱，同時施工時由于排水設施不完善，更易受到暴雨洪水的危害。再加上我國西部地區多為丘陵地帶，沿線地形地貌復雜，山高谷深、地勢險要;路線線形差、平縱指標低、公路縱坡起伏較大、路面積水在縱坡起伏較大的路段河流流速較大，極易對邊溝、路肩、路面產生沖刷作用，從而形成沖溝、坑槽等，使得路肩、邊溝等產生破壞。進而導致雨水入滲到路基，和地下水一同與公路巖土體發生水—巖土相互作用，使路基巖土體內部結構發生變化，致使巖土體強度急劇下降，最終造成嚴重的水毀。

2.5 不合理的人類活動

人類的不合理活動是產生公路水毀的另一重要影響因素，包括不合理的挖沙取土、侵占河道、亂砍濫伐破壞植被、山體的不合理開挖等。以上的人類不合理活動往往導致河道泥沙淤積、水土流失，嚴重威脅汛期沿河橋涵、公路的穩定和安全。

公路工程施工過程中，不可避免的要對山體進行開挖及路基的填筑，致使原邊坡的應力平衡遭到破壞，邊坡的穩定性降低，以及亂砍濫伐破壞植被，導致水土流失。在河道中不合理的挖沙取土，導致水流形態改變、河床產生不利的變形、河床面下降;同時由于侵占河道，致使汛期排洪不暢，都將引起公路路基以及橋涵的水毀。

3 公路水毀類型

研究公路水毀災害，應首先對水毀災害的特點進行分析，根據各自不同的特點對公路水毀災害分類是公路水毀研究的重要理論基礎，也是進行水毀災害成災過程及機理研究的重要依據。只有認清水毀災害的機理，對癥下藥，采取相應的措施進行防護和治理，才能取得較好的效果，否則，憑經驗辦事，只針對水毀局部地段進行防護，極有可能導致該路段的重復水毀。影響公路水毀災害的因素很多，根據不同的劃分依據，可將公路水毀災害分成不同的類型。通過對公路水毀災害的調查研究以及近年來西部地區水毀資料的分析，將公路水毀進行如下分類。

3.1 按公路工程受災部位劃分

由于山區公路工程主要由路基、路肩、路面、橋梁、涵洞、隧道、邊坡等設備及其他沿線設施組成，因此根據不同的受災部位可將公路水毀分為:路基水毀、路肩邊溝水毀、路面水毀、橋梁水毀、涵洞水毀、邊坡失穩破壞、擋土墻失穩或破壞、泥石流沖刷、淤積造成水毀。

3.2 按水毀的嚴重程度劃分

公路水毀的嚴重程度主要表現在路基的損壞程度上，根據路基的損毀程度，將水毀災害劃分成以下四類:

1)輕度水毀災害。公路路基完好，路基上邊坡失穩坍塌堵塞公路從而造成交通堵塞;

2)中度水毀災害。公路下邊坡部分已經損壞，路基本體基本完好;

3)較嚴重水毀災害。公路路基被部分水毀;

4)嚴重水毀災害。公路嚴重水毀是水毀造成公路路基完全損毀，例如路基1/2以上路基被沖斷或被完全沖斷，完全不能通行的災害。

3.3 按水流作用劃分

根據水流在水毀產生過程中所起的作用，可以將公路水毀劃分為:沖刷作用導致公路的水毀和滲透作用導致公路的水毀。

1)沖刷作用導致的水毀。水的沖刷作用是水流對公路路基的直接作用，其主要表現形式有攜帶泥沙、沖蝕。水的沖刷作用水毀通常是河水中的水流產生的。沿河公路河流凹岸路基處擋墻以及路基所屬下邊坡的破壞大多是由沖刷作用引起的。在公路的水毀中，水的沖刷作用和滲透作用通常是互相影響的。在滲透作用導致水毀發生的地段也可能有水的沖刷作用，在沖刷作用導致的水毀地段通常也伴隨著水的滲透作用，并且兩種作用是相互促進的。公路水毀防治的重要工作之一就是要避免兩種作用同時發生。

2)滲透作用導致的水毀。自然雨水入滲到巖土體，使巖土體的力學性能急劇降低，與此同時雨水入滲到巖土體，也導致巖土體的密度增加，這就使得公路路基的荷載增加而強度降低從而最終導致公路路基發生水毀破壞。滲透作用導致的水毀大多是由坡面水引起的，而公路上邊坡的破壞大多是由于雨水滲透作用導致的。

4 結語

主要分析了公路水毀的影響因素，并根據公路水毀的受災部位和水毀嚴重程度以及導致水毀的水流作用對公路水毀類型進行了劃分。公路路基作為公路的承載主體，公路路基的完整關系到公路是否能夠正常運營。公路水毀受到地質環境、地貌展布、地下水和大氣、公路級別等多方面因素的影響，只有從導致水毀的根本原因入手，對公路水毀的成因機理進行細致的理解，才能針對不同的水毀機理，并針對其作用機理提出相應的整治、防治措施，從而保證對公路水毀路段進行更加有效合理的治理和防護，為相關部門對公路進行養護管理提供參考。

［1］田偉平，李家春，馬保成，等.公路洪水災害防治指導手冊［M］.北京:人民交通出版社，2010:6-10.

［2］高冬光.公路與橋梁水毀防治［M］.北京:人民交通出版社，2002:1-20.

［3］蔣煥章.公路水文勘測設計與水毀防治［M］.北京:人民交通出版社，2002.

［4］陳洪凱，唐虹梅，吳承平，等.四川省公路水毀與地質環境的關系探討［J］.重慶交通學院學報，1994(5):78-79.

［5］凌建明，趙鴻鐸.公路水毀防治技術的研究簡介［J］.公路交通科技(應用技術版)，2007(10):61-62.