淺談公路施工前期水系調(diào)查

鄭 勇

(上海建工集團(tuán)股份有限公司，上海 200080)

0 引 言

正在建設(shè)中的環(huán)天府新區(qū)快速通道起于眉山市西南，途經(jīng)眉山市彭山區(qū)、仁壽縣，止于是簡(jiǎn)陽(yáng)市三岔湖旅游環(huán)線。該項(xiàng)目線路全長(zhǎng)48.5 km，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，雙向四車道，路基寬度25.5 m。

由于眉山地區(qū)地處川西平原，降雨眾多、地表水系錯(cuò)綜復(fù)雜，加之設(shè)計(jì)單位在前期調(diào)查過(guò)程中局限性。設(shè)計(jì)文件中存在涵洞位置與實(shí)際不符，涵洞標(biāo)高不能滿足通水的要求，部分涵洞設(shè)計(jì)尺寸偏小或涵洞設(shè)置不夠，路基防護(hù)形式設(shè)計(jì)不合理，軟土地及處理位置及范圍不準(zhǔn)確、排水系統(tǒng)設(shè)置及斷面尺寸不合理等。由此導(dǎo)致部分路段路基兩側(cè)大面積積水，淹沒(méi)農(nóng)田及水利設(shè)施及影響當(dāng)?shù)鼐用裾３鲂?；本文將圍繞水文水系調(diào)查的影響和調(diào)查內(nèi)容做全面闡述。

1 水文水系調(diào)查對(duì)設(shè)計(jì)施工的影響

1.1 對(duì)小橋涵的影響

在公路建設(shè)中，由于路基阻斷原有的地形地貌、河流、溝渠，打破了建設(shè)區(qū)內(nèi)水網(wǎng)間交互平衡，易使沿線造成局部匯水區(qū)，低洼地帶產(chǎn)生內(nèi)澇區(qū)，給沿線居民生產(chǎn)生活產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)局部水流的沖刷對(duì)路基安全穩(wěn)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(cè)的水系重新形成聯(lián)通。再加上路基浸水防護(hù)工程的引流，使原來(lái)局部散排的水網(wǎng)形成有組織排水，減緩對(duì)原地貌及路基的沖刷。如環(huán)天府快速通道項(xiàng)目全線原設(shè)計(jì)有單跨橋梁6座，排水圓管涵及蓋板涵98座，橋涵設(shè)置密度達(dá)到466 m/座，局部地段小橋涵的設(shè)置密度甚至達(dá)到了300 m/道。但在項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，部分地段由于涵洞設(shè)置位置不當(dāng)，涵洞及排水工程斷面尺寸變小造成排水不暢，集中匯水過(guò)大，造成大量農(nóng)田、民房被淹，嚴(yán)重影響地方百姓的生產(chǎn)生活。針對(duì)這些問(wèn)題，施工單位會(huì)同設(shè)計(jì)地勘一道結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際排水灌溉需要對(duì)涵洞設(shè)置逐一進(jìn)行梳理。對(duì)部分路段涵洞設(shè)置位置不合理，涵洞斷面尺寸不符合現(xiàn)場(chǎng)排水要求，涵洞高度不利于排水以及排水溝、截水溝等問(wèn)題進(jìn)行相應(yīng)的變更調(diào)整。包括對(duì)部分涵洞位置、長(zhǎng)度和斷面尺寸進(jìn)行調(diào)整，部分路段增加倒虹吸、排水管涵、PE管涵等。經(jīng)過(guò)第二個(gè)雨季考驗(yàn)后，水毀現(xiàn)象得到的顯著的改善。

所以說(shuō)在項(xiàng)目施工前，做好橋涵相關(guān)的水系的調(diào)查至關(guān)重要，直接影響后期橋涵的施工及運(yùn)營(yíng)管理。

1.2 對(duì)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(xiàn)在地下水、低洼地帶匯水對(duì)路基地基的影響；地表水系對(duì)排水溝、邊溝、截水溝等排水工程長(zhǎng)度、位置及斷面尺寸的影響；匯水區(qū)、河流、水庫(kù)等對(duì)防護(hù)影響。

(1)路基地基、防護(hù)工程

路基地基直接承受道路結(jié)構(gòu)層全部荷載，它的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定直接影響道路的運(yùn)行質(zhì)量。大量的失敗案例表明路基由于受到水流的長(zhǎng)時(shí)間沖刷、雍水浸泡等作用下，路基邊坡時(shí)常會(huì)出現(xiàn)被局部掏空、邊坡垮塌、防護(hù)結(jié)構(gòu)物被水流沖毀；而地基則會(huì)出現(xiàn)軟化、內(nèi)聚力減小、抗剪強(qiáng)度顯著下降，由此造成路基下沉、開裂，嚴(yán)重則處出現(xiàn)整體垮塌。特別是在山前平原低洼地帶、浸水路基、水庫(kù)地區(qū)、泥石流地帶、巖溶地段、涎流冰地段以及河溝密布區(qū)域?qū)λ邓牡恼{(diào)查更為關(guān)鍵，將直接影響道路工程的后期安全正常運(yùn)行。如環(huán)天府新區(qū)快速通道在施工過(guò)程中，主線右側(cè)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?jīng)_刷出現(xiàn)垮塌。災(zāi)后會(huì)同設(shè)計(jì)單位研討在該處增設(shè)混凝土實(shí)體護(hù)坡。2019年雨季過(guò)后該處沒(méi)有再次水毀現(xiàn)象。同時(shí)我們?cè)趯?shí)際施工過(guò)程中結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，調(diào)整7處骨架護(hù)坡變更為實(shí)體護(hù)坡，將6處一般路肩墻變更為浸水路肩墻，同時(shí)新增12處軟土地基處治，極大緩解水系對(duì)路基帶來(lái)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(fā)池、滲溝、盲溝、暗溝等水工構(gòu)筑物。它們是否滿足匯水排水使用功能，首先是要做好對(duì)周邊水文水系的深度調(diào)查。沒(méi)有完備的調(diào)查資料設(shè)計(jì)將沒(méi)有第一手的設(shè)計(jì)依據(jù)，設(shè)計(jì)也將無(wú)從下手。而走馬觀花式的調(diào)查資料對(duì)于設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)實(shí)際意義往往也不大，對(duì)后期項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)及維護(hù)也產(chǎn)生很大的影響。

對(duì)于地表水系的聯(lián)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(fā)池等構(gòu)筑物完成。由于路基時(shí)常收到地表的侵?jǐn)_，宜造成基底軟化下沉，嚴(yán)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(guān)設(shè)計(jì)也受到調(diào)查區(qū)內(nèi)的水系分布，沿線的地形地貌、匯水區(qū)域面積、平均降雨量、設(shè)計(jì)洪水頻率相對(duì)應(yīng)的24 h降雨量以及歷史洪水資料等相關(guān)的水文調(diào)查資料影響。以環(huán)天府新區(qū)快速通道為例，在主線K37+140～K48+652段施工過(guò)程中，由于設(shè)計(jì)在前期由于對(duì)地方匯水認(rèn)識(shí)不足，很多地方排水溝斷面設(shè)置偏小，甚至沒(méi)有設(shè)置排水溝。大雨過(guò)后，路基兩側(cè)大量積水長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法排除。對(duì)路基基底及邊坡產(chǎn)生很大的影響。如主線左側(cè)K47+360～K48+580排水溝，設(shè)計(jì)按照普通填方邊溝設(shè)計(jì)，沒(méi)有考慮到除道路匯水外，還有來(lái)自旁邊小區(qū)的集中匯水，設(shè)計(jì)排水溝斷面尺寸不能滿足排水要求。設(shè)計(jì)單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際將排水溝斷面由0.7 m2調(diào)整為3 m2，同時(shí)將流水縱坡由5‰調(diào)整為15‰，后期運(yùn)行中沒(méi)有再出現(xiàn)排水不暢的問(wèn)題。

2 水文水系調(diào)查方法、范圍和內(nèi)容

因地勘資料的局限性導(dǎo)致設(shè)計(jì)文件與現(xiàn)場(chǎng)存在一定的差異，因此在對(duì)圖紙大體的了解后，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地方交通道路、水文水系、地質(zhì)構(gòu)造條件、沿線巖土力學(xué)性質(zhì)、取棄土場(chǎng)的設(shè)置、貯量與容量等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，而水文水系調(diào)查應(yīng)作為重點(diǎn)。下文將重點(diǎn)論述水文水系的調(diào)查的方法、范圍及內(nèi)容。

2.1 水系調(diào)查的方法

進(jìn)場(chǎng)施工前，由技術(shù)負(fù)責(zé)人組織技術(shù)部門、生產(chǎn)部門、材料部門、商務(wù)部門、綜合部門、試驗(yàn)室、測(cè)量隊(duì)等相關(guān)部門在完成圖紙梳理的情況下開會(huì)討論施工調(diào)查的內(nèi)容清單。并將調(diào)查內(nèi)容布置到具體部門或班組分組落實(shí)。

調(diào)查隊(duì)伍現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)與調(diào)查應(yīng)與圖紙復(fù)核實(shí)行互動(dòng)，切忌走馬觀花，不求甚解。同時(shí)注意走訪當(dāng)?shù)厝罕姾蜌庀?、水文部門，及時(shí)獲取第一手的氣象水文檔案資料，地下水豐富地區(qū)注意進(jìn)行必要的水利聯(lián)系調(diào)查，為后續(xù)順利施工提供有力支撐。完成施工調(diào)查后，組織對(duì)收集整理的第一手資料進(jìn)行分析比對(duì)、審核匯總，對(duì)存在偏差的調(diào)查內(nèi)容應(yīng)重新進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查，對(duì)特別重要的地方應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)全面調(diào)查，務(wù)必使調(diào)查資料準(zhǔn)確完備。優(yōu)化調(diào)整后的調(diào)查資料整理成冊(cè)，形成最終的成果報(bào)告，分發(fā)給相關(guān)管理部門，為后續(xù)施工規(guī)劃和組織作詳實(shí)的參考依據(jù)。

圖1 水文水系調(diào)查流程圖

2.2 水文水系調(diào)查范圍和內(nèi)容

(1)平原緩坡、低洼地帶匯水調(diào)查

平原緩坡、低洼地帶匯水水量大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，影響路基邊坡及路基地基、道路結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定。該處積水主要通過(guò)排水溝、邊溝、涵洞、倒虹吸等構(gòu)筑物排除。因此項(xiàng)目施工前應(yīng)做好以下調(diào)查工作。

①沿線地形地貌，匯水區(qū)域流域面積；②地質(zhì)特征資料和區(qū)域地質(zhì)圖和土壤資料；③多年平均降雨量，與設(shè)計(jì)洪水頻率相對(duì)應(yīng)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(shè)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(qū)性洪水對(duì)周邊影響區(qū)域、范圍及高度。

(2)對(duì)主干河流、河溝水渠水文水系調(diào)查

通過(guò)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(guò)對(duì)它們調(diào)查直接影響橋涵、路基設(shè)計(jì)施工，對(duì)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(qū)性洪水計(jì)算方法、歷史洪水資料、各河溝洪水計(jì)算成果。

③主要河水最高洪水位、常水位、最低水位的高程，發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)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(shí)間，潮差及潮流等情況(沿海地帶)。

④通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(zhì)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

⑤溝渠地面標(biāo)高及流水面標(biāo)高及涵洞相接路面的標(biāo)高。

(3)對(duì)地下水調(diào)查

地下水對(duì)路基的侵害事故時(shí)有發(fā)生，特別是在南方多雨地區(qū)、沿海地區(qū)及喀斯特地貌分布廣泛的川滇黔桂地區(qū)尤其明顯。因此做好對(duì)地下水的調(diào)查非常重要。

①項(xiàng)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(dāng)?shù)赜晁奂c散流去向，地下水與周邊水系的聯(lián)系情況。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)環(huán)天府新區(qū)快速通道施工過(guò)程中失敗的教訓(xùn)及對(duì)應(yīng)的處理措施，總結(jié)得到了關(guān)于在項(xiàng)目施工前的水文水系調(diào)查一些經(jīng)驗(yàn)和技巧。主要包括：項(xiàng)目施工前做好對(duì)平原緩坡、低洼地帶匯水調(diào)查，主干河流、河溝水渠水文水系調(diào)查，地下水調(diào)查等。

詳盡的水文水系調(diào)查將大大縮短施工周期、保證施工質(zhì)量，減少施工期間不必要的經(jīng)濟(jì)損失(機(jī)械設(shè)備的浪費(fèi)，勞動(dòng)力的窩工損失)，提高項(xiàng)目的綜合功效。