淺談公路施工前期水系調查

鄭 勇

(上海建工集團股份有限公司，上海 200080)

0 引 言

正在建設中的環天府新區快速通道起于眉山市西南，途經眉山市彭山區、仁壽縣，止于是簡陽市三岔湖旅游環線。該項目線路全長48.5 km，設計速度為80 km/h，雙向四車道，路基寬度25.5 m。

由于眉山地區地處川西平原，降雨眾多、地表水系錯綜復雜，加之設計單位在前期調查過程中局限性。設計文件中存在涵洞位置與實際不符，涵洞標高不能滿足通水的要求，部分涵洞設計尺寸偏小或涵洞設置不夠，路基防護形式設計不合理，軟土地及處理位置及范圍不準確、排水系統設置及斷面尺寸不合理等。由此導致部分路段路基兩側大面積積水，淹沒農田及水利設施及影響當地居民正常出行；本文將圍繞水文水系調查的影響和調查內容做全面闡述。

1 水文水系調查對設計施工的影響

1.1 對小橋涵的影響

在公路建設中，由于路基阻斷原有的地形地貌、河流、溝渠，打破了建設區內水網間交互平衡，易使沿線造成局部匯水區，低洼地帶產生內澇區，給沿線居民生產生活產生一定的影響，同時局部水流的沖刷對路基安全穩定也造成一定的隱患。而小橋涵存在正好減緩路基阻隔造成的影響，使路基兩側的水系重新形成聯通。再加上路基浸水防護工程的引流，使原來局部散排的水網形成有組織排水，減緩對原地貌及路基的沖刷。如環天府快速通道項目全線原設計有單跨橋梁6座，排水圓管涵及蓋板涵98座，橋涵設置密度達到466 m/座，局部地段小橋涵的設置密度甚至達到了300 m/道。但在項目實際建設過程中，部分地段由于涵洞設置位置不當，涵洞及排水工程斷面尺寸變小造成排水不暢，集中匯水過大，造成大量農田、民房被淹，嚴重影響地方百姓的生產生活。針對這些問題，施工單位會同設計地勘一道結合現場實際排水灌溉需要對涵洞設置逐一進行梳理。對部分路段涵洞設置位置不合理，涵洞斷面尺寸不符合現場排水要求，涵洞高度不利于排水以及排水溝、截水溝等問題進行相應的變更調整。包括對部分涵洞位置、長度和斷面尺寸進行調整，部分路段增加倒虹吸、排水管涵、PE管涵等。經過第二個雨季考驗后，水毀現象得到的顯著的改善。

所以說在項目施工前，做好橋涵相關的水系的調查至關重要，直接影響后期橋涵的施工及運營管理。

1.2 對路基工程的影響

公路路基工程受水文水系影響涉及范圍廣，主要表現在地下水、低洼地帶匯水對路基地基的影響；地表水系對排水溝、邊溝、截水溝等排水工程長度、位置及斷面尺寸的影響；匯水區、河流、水庫等對防護影響。

(1)路基地基、防護工程

路基地基直接承受道路結構層全部荷載，它的結構穩定直接影響道路的運行質量。大量的失敗案例表明路基由于受到水流的長時間沖刷、雍水浸泡等作用下，路基邊坡時常會出現被局部掏空、邊坡垮塌、防護結構物被水流沖毀；而地基則會出現軟化、內聚力減小、抗剪強度顯著下降，由此造成路基下沉、開裂，嚴重則處出現整體垮塌。特別是在山前平原低洼地帶、浸水路基、水庫地區、泥石流地帶、巖溶地段、涎流冰地段以及河溝密布區域對水系水文的調查更為關鍵，將直接影響道路工程的后期安全正常運行。如環天府新區快速通道在施工過程中，主線右側K38+750～K38+880處，2018年由于特大暴雨，左幅路基收到大面積匯水的沖刷，邊坡受到沖刷出現垮塌。災后會同設計單位研討在該處增設混凝土實體護坡。2019年雨季過后該處沒有再次水毀現象。同時我們在實際施工過程中結合現場情況，調整7處骨架護坡變更為實體護坡，將6處一般路肩墻變更為浸水路肩墻，同時新增12處軟土地基處治，極大緩解水系對路基帶來的不利影響。

(2)排水工程

眾所周知公路工程中排水工程主要包括：邊溝、排水溝、截水溝、排水涵洞、倒虹吸、蒸發池、滲溝、盲溝、暗溝等水工構筑物。它們是否滿足匯水排水使用功能，首先是要做好對周邊水文水系的深度調查。沒有完備的調查資料設計將沒有第一手的設計依據，設計也將無從下手。而走馬觀花式的調查資料對于設計來說實際意義往往也不大，對后期項目的運營及維護也產生很大的影響。

對于地表水系的聯通、排泄與匯集，主要是以邊溝、排水溝、截水溝、排水涵洞、倒虹吸、蒸發池等構筑物完成。由于路基時常收到地表的侵擾，宜造成基底軟化下沉，嚴重易造成路面開裂及整體水平位移而最終形成路基垮塌。而相關設計也受到調查區內的水系分布，沿線的地形地貌、匯水區域面積、平均降雨量、設計洪水頻率相對應的24 h降雨量以及歷史洪水資料等相關的水文調查資料影響。以環天府新區快速通道為例，在主線K37+140～K48+652段施工過程中，由于設計在前期由于對地方匯水認識不足，很多地方排水溝斷面設置偏小，甚至沒有設置排水溝。大雨過后，路基兩側大量積水長時間無法排除。對路基基底及邊坡產生很大的影響。如主線左側K47+360～K48+580排水溝，設計按照普通填方邊溝設計，沒有考慮到除道路匯水外，還有來自旁邊小區的集中匯水，設計排水溝斷面尺寸不能滿足排水要求。設計單位根據現場實際將排水溝斷面由0.7 m2調整為3 m2，同時將流水縱坡由5‰調整為15‰，后期運行中沒有再出現排水不暢的問題。

2 水文水系調查方法、范圍和內容

因地勘資料的局限性導致設計文件與現場存在一定的差異，因此在對圖紙大體的了解后，應對現場地方交通道路、水文水系、地質構造條件、沿線巖土力學性質、取棄土場的設置、貯量與容量等進行現場勘查，而水文水系調查應作為重點。下文將重點論述水文水系的調查的方法、范圍及內容。

2.1 水系調查的方法

進場施工前，由技術負責人組織技術部門、生產部門、材料部門、商務部門、綜合部門、試驗室、測量隊等相關部門在完成圖紙梳理的情況下開會討論施工調查的內容清單。并將調查內容布置到具體部門或班組分組落實。

調查隊伍現場核對與調查應與圖紙復核實行互動，切忌走馬觀花，不求甚解。同時注意走訪當地群眾和氣象、水文部門，及時獲取第一手的氣象水文檔案資料，地下水豐富地區注意進行必要的水利聯系調查，為后續順利施工提供有力支撐。完成施工調查后，組織對收集整理的第一手資料進行分析比對、審核匯總，對存在偏差的調查內容應重新進行補充調查，對特別重要的地方應進行專項全面調查，務必使調查資料準確完備。優化調整后的調查資料整理成冊，形成最終的成果報告，分發給相關管理部門，為后續施工規劃和組織作詳實的參考依據。

圖1 水文水系調查流程圖

2.2 水文水系調查范圍和內容

(1)平原緩坡、低洼地帶匯水調查

平原緩坡、低洼地帶匯水水量大，持續時間長，影響路基邊坡及路基地基、道路結構物穩定。該處積水主要通過排水溝、邊溝、涵洞、倒虹吸等構筑物排除。因此項目施工前應做好以下調查工作。

①沿線地形地貌，匯水區域流域面積；②地質特征資料和區域地質圖和土壤資料；③多年平均降雨量，與設計洪水頻率相對應的24 h降雨量及雨力等；④涵位附近上下游壩、閘、渠等水利設施的修建情況和水文資料；⑤分散排水的方式、溝渠走向、水系分布圖及最大排水能力。⑥地區性洪水對周邊影響區域、范圍及高度。

(2)對主干河流、河溝水渠水文水系調查

通過河流、河溝水渠是沿線地方排除地表水及地下水主要方式。通過對它們調查直接影響橋涵、路基設計施工，對于河流、河溝水渠主要包括。

①主河道、河溝流水比降、縱橫坡度資料。

②地區性洪水計算方法、歷史洪水資料、各河溝洪水計算成果。

③主要河水最高洪水位、常水位、最低水位的高程，發生時間、持續時間等水位變化情況，河流的水流量、流速情況。受潮汐水影響的河流還需了解潮水的漲落時間，潮差及潮流等情況(沿海地帶)。

④通過現場踏勘及與周邊村民的走訪確定施工沿線人工溝渠、暗渠的走線和位置、斷面尺寸、管徑及使用性質等關鍵數據。

⑤溝渠地面標高及流水面標高及涵洞相接路面的標高。

(3)對地下水調查

地下水對路基的侵害事故時有發生，特別是在南方多雨地區、沿海地區及喀斯特地貌分布廣泛的川滇黔桂地區尤其明顯。因此做好對地下水的調查非常重要。

①項目沿線河流分布，山川走線、裂隙分布，地下水分布、地下水位高度、可能存在的潛水、承壓水分布情況；

②當地雨水聚集與散流去向，地下水與周邊水系的聯系情況。

3 結 語

通過對環天府新區快速通道施工過程中失敗的教訓及對應的處理措施，總結得到了關于在項目施工前的水文水系調查一些經驗和技巧。主要包括：項目施工前做好對平原緩坡、低洼地帶匯水調查，主干河流、河溝水渠水文水系調查，地下水調查等。

詳盡的水文水系調查將大大縮短施工周期、保證施工質量，減少施工期間不必要的經濟損失(機械設備的浪費，勞動力的窩工損失)，提高項目的綜合功效。