黃土地區(qū)高速公路水毀病害成因分析及處治措施

任 宏 斌

(靈河高速公路(神河段)建設(shè)管理處，山西 河曲 036500)

針對山西省黃土地區(qū)高速公路的地理、氣候、水文等具體情況進(jìn)行研究，找出規(guī)律性的東西做到提前養(yǎng)護(hù)，進(jìn)而提高道路使用性能,對降低大中修頻率,進(jìn)一步提高高速公路運營效益具有極其重要意義。

1 排水系統(tǒng)破損

1.1 涵洞附近排水系統(tǒng)

1)病害概述。

涵洞進(jìn)出口附近急流槽及左右側(cè)八字墻坍塌，涵洞附近土體塌陷，涵洞進(jìn)出口附近漿砌鋪砌水毀嚴(yán)重，農(nóng)田耕地沖毀。

2)養(yǎng)護(hù)運營單位常規(guī)處治措施。

涵洞附近土體沖毀塌陷處回填灰土壓實，分級做擋土墻反壓，急流槽采用鋼筋混凝土澆筑，在溝底出水口設(shè)置跌井或散水臺，重新修復(fù)涵洞八字墻，農(nóng)田機(jī)耕道。

1.2 橋臺附近排水系統(tǒng)

1)病害概述。

橋頭左右兩側(cè)急流槽及護(hù)坡塌陷嚴(yán)重，樁基外露，搭板懸空，橋臺至橋底排水溝沖毀。

2)養(yǎng)護(hù)運營單位常規(guī)處治措施。

對塌陷處回填灰土，急流槽采用鋼筋混凝土并加跌井，溝底新增護(hù)坡及截水墻，重新砌筑排水溝并擴(kuò)大排水溝斷面。裸露樁基橋墩下新增護(hù)坡，搭板下空洞處澆筑混凝土。

1.3 路基填方段排水系統(tǒng)

1)病害概述。

受降雨影響，路基填方段下邊坡排水溝水毀，路基邊坡呈現(xiàn)深入路基，路基懸空，邊坡拱形骨架、漿砌護(hù)坡等防護(hù)工程水毀。

2)養(yǎng)護(hù)運營單位常規(guī)處治措施。

清理塌陷部位對濕軟土層進(jìn)行清理后使用灰土進(jìn)行回填，對排水溝、拱形骨架等砌體工程進(jìn)行恢復(fù)；路基如有沉陷采取鉆孔注漿或重新攤鋪的措施進(jìn)行處治。

1.4 涵洞、橋臺、路基填方附近排水系統(tǒng)病害成因分析

1)我省高速公路主體路段均處于西北黃土高原丘陵溝壑區(qū)，地表支離破碎，路基填方段絕大部分位于濕陷性段落，黃土地段因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著變化的特性是造成此類病害的主因。

2)東西走向高速公路與南北走向的呂梁山脈走向相交，東西走向高速公路建設(shè)對原有水系的破壞相對較大。

3)通車時間較短的高速公路普遍存在排水設(shè)施的斷面尺寸偏小和走向與天然排水系統(tǒng)不協(xié)調(diào)等問題，填方段路基邊坡的水毀病害處多位于路基填方段兩側(cè)急流槽、邊坡。在這些部位由于處在長大下坡線形匯水處，路面匯水、邊溝匯水、邊坡匯水均匯集到這些部位，原有排水設(shè)計無法滿足現(xiàn)場實際匯水排水量，致使涵洞、橋臺、路基填方段兩側(cè)急流槽、邊坡等構(gòu)造物被沖毀嚴(yán)重。

4)建設(shè)期排水設(shè)計不分長度、路面寬度，采用統(tǒng)一的排水溝過水?dāng)嗝妫率乖诩訉挾温坊⒊叨温访婧烷L大下坡路段的排水溝不能滿足泄洪要求，從而極易引發(fā)病害，如果不能及時處置則會造成病害進(jìn)一步擴(kuò)大。

5)原有設(shè)計未考慮在急流槽水沖刷集中處設(shè)置消力池等消力措施，未將急流槽轉(zhuǎn)折處設(shè)計成圓弧狀方便順接并在急流槽在轉(zhuǎn)折處適度加高。

1.5 涵洞、橋臺、路基填方附近排水系統(tǒng)常規(guī)處治措施建議

1)對于水毀工程重新設(shè)計的急流槽、排水溝等構(gòu)造物，應(yīng)根據(jù)水毀現(xiàn)場地形、地貌、水文及現(xiàn)場實際情況調(diào)整構(gòu)造物原設(shè)計布設(shè)位置及斷面尺寸。

2)對于設(shè)計增設(shè)的急流槽，應(yīng)在急流槽集中處施做消力池，并將急流槽高度加高，在急流槽轉(zhuǎn)折處將急流槽做成圓弧狀方便順接。

3)針對此類病害養(yǎng)護(hù)單位應(yīng)對排水設(shè)施在今后的養(yǎng)護(hù)過程中進(jìn)一步完善。同時養(yǎng)護(hù)單位應(yīng)加強(qiáng)巡視，對排水系統(tǒng)的破損點應(yīng)及時修復(fù)，避免在汛期由于個別破損點造成大的水毀損失。

4)二次攤鋪后的路面均不同程度存在各類裂縫的問題，對此類裂縫應(yīng)及時采取修補(bǔ)處治措施。

1.6 路面攔水帶排水系統(tǒng)

1)病害概述。

路面攔水帶破損致使路面排水未能正常進(jìn)入急流槽等排水設(shè)施，致使路基邊坡沉陷，邊坡防護(hù)破損。

2)養(yǎng)護(hù)運營單位常規(guī)處治措施。

對路面攔水帶破損段落進(jìn)行恢復(fù)將破壞的排水系統(tǒng)及邊坡漿砌防護(hù)工程恢復(fù)。

3)病害成因分析：

a.原有設(shè)計路面攔水帶由于施工進(jìn)度等原因未按照設(shè)計施工，采用普通混凝土代替瀝青砂作為路面攔水帶施工材料。公路運營期間冬季除雪使用融雪劑致使使用了普通混凝土的攔水帶損壞嚴(yán)重，造成該類攔水帶已不具備正常的攔水功能。

b.原有攔水帶在急流槽附近的順接不順暢、不合理，致使攔水帶攔水未能按照原有設(shè)計將路面排水正常進(jìn)入急流槽等排水設(shè)施。

4)該類常規(guī)處治措施建議。

a.在高速公路建設(shè)期間嚴(yán)禁采用普通混凝土代替瀝青砂作為路面攔水帶施工材料。對已采用普通混凝土代替瀝青砂作為路面攔水帶施工材料的攔水帶應(yīng)及時更換。

b.原有攔水帶在急流槽附近的順接不順暢、不合理的，應(yīng)根據(jù)路面匯水及急流槽位置合理布設(shè)攔水帶水簸箕的位置。

2 路基沉陷

2.1 路基排水設(shè)計不合理

1)病害概述。

路基沉陷，在對路基沉陷段落進(jìn)行瀝青混凝土二次攤鋪后該段路基在運營期間路基仍然發(fā)生沉陷。

2)養(yǎng)護(hù)運營單位常規(guī)處治措施。

采用高壓噴射注漿法對路基進(jìn)行注漿加固，路面沉陷段落進(jìn)行瀝青混凝土二次攤鋪。

3)病害成因分析。

由于病害處于填方段，在路基下未設(shè)置涵洞等排水設(shè)施；或路基填方期間一側(cè)原有溝體與路基一起進(jìn)行了填筑，但未能有效解決原有山體匯水的排水問題，致使路基填筑一側(cè)山體匯水仍沿原有路徑在深層穿越路基，造成路基沉陷。

4)該類常規(guī)處治措施建議。

本處病害原因應(yīng)為原溝底仍有滲水流經(jīng)，造成路基承載力不足。采用高壓噴射注漿法處治方案只對部分填土體處治(處治深度約10 m)，未能徹底消除病害產(chǎn)生原因，如不增設(shè)構(gòu)造物此類恐難徹底根除。

采用高壓噴射注漿法施工前應(yīng)在處治點選取三根高壓噴射樁，采取不同壓力、不同配比試鉆；在試鉆的基礎(chǔ)上檢查成樁率，選擇成樁率較高的壓力、配合比方案后再開始大規(guī)模施工。

對路基多年持續(xù)下沉，但下沉程度逐年趨緩，且全面處置工程量過大的病害可以只對路面加鋪、恢復(fù)，不對下沉的路基進(jìn)行處治。

2.2 排水系統(tǒng)破壞造成路基沉陷

1)病害概述。

橋臺、涵洞、路基邊坡附近排水系統(tǒng)破損造成路基沉陷。

2)養(yǎng)護(hù)運營單位常規(guī)處治措施。

修復(fù)原有排水系統(tǒng)，對路基進(jìn)行注漿加固，路面沉陷段落進(jìn)行瀝青混凝土二次攤鋪。

3)病害成因分析。

該類路基沉陷主要原因為原有排水系統(tǒng)的破損，原有排水系統(tǒng)破損原因詳見涵洞、橋臺、路基邊坡病害成因分析。

4)該類常規(guī)處治措施建議。

a.如路基沉陷工程設(shè)計采用高壓噴射注漿法施工，建議施工前應(yīng)在處治點選取三根高壓噴射樁，采取不同壓力、不同配比試鉆；在試鉆的基礎(chǔ)上檢查成樁率，選擇成樁率較高的壓力、配合比方案后再開始大規(guī)模施工。

b.二次攤鋪后的路面均不同程度存在各類裂縫的問題，對此類產(chǎn)生的裂縫應(yīng)及時采取修補(bǔ)處治措施。

3 邊坡支護(hù)工程破壞

3.1 河道內(nèi)邊坡防護(hù)滑塌

1)病害概述。

河道內(nèi)邊坡防護(hù)滑塌。

2)養(yǎng)護(hù)運營單位常規(guī)處治措施。

路基下邊坡防護(hù)滑塌在清除雜土后，增設(shè)二級邊坡?lián)鯄Γ迯?fù)一級擋墻，新增急流槽，同時，重新修復(fù)兩側(cè)急流槽，最后在二級擋墻外側(cè)做反壓土方。

3)病害成因分析。

路基下邊坡位于河道內(nèi)，在雨季期間，河道內(nèi)洪水將路基下邊坡防護(hù)擋墻掏空，造成下邊坡防護(hù)滑塌。

4)該類常規(guī)處治措施建議。

如出現(xiàn)河道內(nèi)棄渣、垃圾等雜物堵塞河道的情況應(yīng)及時疏通河道，建議可將擋土墻往水流上游方向順接，增設(shè)導(dǎo)流設(shè)施，避免在雨季河道洪水直接沖刷邊坡坡腳。

3.2 上邊坡平臺形成沖溝

1)病害概述。

上邊坡平臺形成大V字沖溝，急流槽護(hù)面墻塌陷。

2)養(yǎng)護(hù)運營單位常規(guī)處治措施。

回填沖溝，修復(fù)排水系統(tǒng)，新增護(hù)面墻防護(hù)。

3)病害成因分析。

水毀平臺上部邊坡頂為低洼段，原有排水設(shè)計無法滿足現(xiàn)場實際匯水排水量，致使平臺形成大V字沖溝，急流槽、護(hù)面墻在此處被沖毀嚴(yán)重。

4)該類常規(guī)處治措施建議。

建議養(yǎng)護(hù)單位加大巡查力度，對邊坡頂部截水溝等部位定時巡查，發(fā)現(xiàn)截水溝破損、排水系統(tǒng)堵塞、原地面低洼段出現(xiàn)匯水點等情況應(yīng)及時處置，必要時增設(shè)急流槽等排水設(shè)施。避免在雨季將平臺、急流槽、護(hù)面墻等構(gòu)造物沖毀。

4 結(jié)語

加強(qiáng)對公路典型病害進(jìn)行全面的分析和認(rèn)識，可以提高道路使用性能,降低大中修頻率,進(jìn)一步提高高速公路運營效益，對構(gòu)建安全、舒適、優(yōu)美、和諧的高速公路通行環(huán)境具有重要意義。