公路水毀的成因分析及治理方法

劉亮福

（郴州市路通設計有限公司，湖南 郴州 423000）

0 引言

公路水毀主要是指公路驗收合格后在正常運營的情況下，受惡劣天氣的影響及原道路排水設施不完善等因素，出現路面沉陷、路基損壞等病害現象，目前各縣市區均有這類型的水毀災害，對車輛的安全行駛埋下安全隱患。水毀一旦出現，輕者路面沉陷，重者路基邊坡整體垮塌中斷交通，由此造成的經濟損失相當嚴重。因此，公路水毀應及時引起重視，要做到提前預防，及時治理，避免水毀區域的擴張，引發自然災害[1]。

近些年公路水毀已成為影響公路行車安全和正常運營的常見因素，尤其是2016～2021年，長期的強降雨，導致公路邊坡不同程度的出現了水毀災害，災害的發生帶來高額的經濟損失及重大的安全隱患。其中水毀災害類型主要有：路面沉陷、邊坡垮塌、橋涵破壞、原支擋構造物損壞等類型；具體研究項目有：郴州市北湖區華新水泥廠廠區連接道路路面沉陷搶險工程、郴州市北湖區原城前嶺小學南嶺大道旁山體滑坡邊坡治理工程、郴州市宜章縣X063 線包公廟至關溪公路邊坡治理工程、郴州市桂陽縣通村公路水毀治理工程、資興市X001 線清江至滁口公路邊坡治理工程、宜章S324 省道K165+000、K165+500、K166+000 滑坡處治工程等。

1 公路水毀的分類及原因分析

公路水毀主要有路面沉陷、邊坡垮塌、橋涵破壞、原支擋構造物損壞。

1.1 路面沉陷

路面沉陷是指路面在長期的汽車荷載及水、溫度綜合作用下出現了路面不均勻沉降，影響了整個道路的行駛安全及舒適度。常見特征有水泥混凝土面板斷板、瀝青混凝土路面坑槽、沉陷等。路面沉陷不僅降低了路面行駛安全，而且如果長時間不進行處治，則可能引發路堤邊坡整體外傾垮塌，嚴重影響行車安全。出現路面沉陷的原因比較多，例如：面層鋪筑時未按規范要求進行施工，養護不到位，加上道路等級低，路面排水、路基排水未引起重視等因素加快了水毀的產生。并且隨著公路的長期運營加上地方重型汽車超載嚴重，原公路設計荷載無法達到現交通荷載的要求，部分路段治超力度較弱，加快了路面沉陷的速度[2]。

1.2 邊坡垮塌

邊坡垮塌是水毀災害中最嚴重、處理最復雜的搶險工程，可導致直接中斷交通。主要原因是路基土體或路塹邊坡山體(或土石混雜的堆積物)，尤其是高填路堤邊坡及高挖路塹邊坡[3]，坡面未進行有效支護的情況下，雨水的下滲導致巖層間的黏聚力和摩檫力降低，土體遇水飽和后，在無支撐的情況下，受自身重量作用，土體沿松動面整體下墜散開，對于高路堤邊坡來說會導致整個路基掏空，路面全部塌陷，對于高路塹邊坡則山體滑坡公路被掩埋，中斷交通。主要成因應為多方面，但主要因素是整個路基、路面排水措施不完善、坡面開挖后未及時支護誘發，尤其是現階段新建的農村公路，出于建設規模小，投資金額小等因素，部分路段路基路面排水系統不完善、邊坡防護缺失，進一步加快了邊坡垮塌的形成。

1.3 橋涵破壞

橋涵作為公路的重要組成部分，承擔著排水、泄洪、通航的重要構造物[4]，因此對橋涵的保護也是一項重大的建設及防治任務。橋涵破壞主要是指橋梁或者涵洞在長期運營過程中因孔徑過小、養護不到位，加上惡劣天氣影響，出現基礎掏空、原結構遭到破損的現象。形成橋涵破壞的主要原因是：歷史修建條件的限制，原涵洞孔徑過小，公路改擴建時也未進行調整，因此無法滿足實際過水量需求；同時，局部路段由于涵洞養護不及時，淤泥雜物已經完全堵塞了涵洞，失去了應有的排水功能；對于橋梁主要是因為橋位選擇不合理，橋臺或者樁基所處條件較差，易發生沖刷，原設計未對橋臺、樁基等易沖刷部位進行有效地防護，使得橋梁基礎及墩臺結構發生變化；進而發育成4、5 類危橋。

1.4 原支擋構造物損壞

原支擋構造物損壞，目前發現最多的是抗滑擋土墻出現了墻體開裂、擋土墻整體外傾、整體垮塌，路堤邊坡路肩墻整體下沉等現象。同時，由于近些年施工工藝欠完善，漿砌片石擋土墻砌筑過程中對材料把控不嚴格、泄水孔形同虛設、砂漿不飽滿及忽視對基坑的驗收等原因，導致支擋構造物存在隱患，加快了結構破損的出現。

2 公路水毀的具體治理方法

2.1 路面沉陷的防治

關于路面沉陷的防治，首先要明確路面沉陷的原因，如果基層未見明顯的沉降或者潛在的滑帶，可對面層直接進行處理，例如混凝土面層可提高混凝土標號提升原路面的整體強度，瀝青混凝土面層可以添加改性劑、抗車轍劑等改善原有面層強度跟性能，對于路基存在下沉的區域，應分析是否為邊坡滑動引起，還是因為下路基層在水的作用下遭到破壞，強度降低引起；成因分析清楚后，再進行處治，一般處治方法有：注漿固結、碎石樁法、反壓護道、抗滑擋墻等。典型案例：郴州市北湖區華新水泥廠廠區連接道路路面沉陷搶險工程（見圖1），坡腳采用了抗滑樁、坡體采用了仰斜式排水孔等方法對路堤邊坡進行支護，穩固整個坡面，并對路面進行臨時性設計及永久性設計處置。

圖1 郴州市宜章縣G107 線K2096+290-K2096+322 路段路基沉陷

2.2 邊坡垮塌的防治

邊坡垮塌是近幾年在普通公路中較為多見的地質災害，多見于山區公路，因此，在道路修建過程中，應結合路線途經地質情況，合理選擇放坡坡率，并及時對坡面進行防護，尤其是高填方路堤、高挖方路塹；一旦發生水毀，將造成重大的經濟損失；同時，還要及時完善邊坡的截排水系統，保證路基路面的排水通暢[5]。

典型案例：案例一宜章S324 省道K165+500、K166+000 處滑坡治理，由于原道路施工時，軟土處理不到位，加上坡腳臨近水庫，水土流失嚴重；坡面也在強暴雨的沖刷下坡面土體飽和，在多重作用下導致整個邊坡失穩邊坡垮塌。根據地質報告及相關處治案例，坡腳采用了反壓護道、水庫回填片石、拋石擠淤等形式護住坡腳，并對已經沉陷的路基采用級配透水性材料換填進行處置。案例二宜章縣X063 線包公廟至關溪公路邊坡治理（見圖2），由于連續的強暴雨沖刷路面、坡體，同時部分路段坡體裸露，未進行有效的支護，加上整個路基排水系統的缺失，引發了路塹邊坡整體垮塌。具體方案：一是首先卸載部分土方，然后坡腳設置C20 片石混凝土抗滑擋土墻，提升邊坡的整體穩定性，二是通過現場踏勘，重建路基截排水系統，邊坡坡腳、坡中、坡頂均設置混凝土排水設施，整個垮塌坡體設置10～15m 的仰斜式泄水管，在多重作用下保障整個路基的排水通暢

圖2 郴州市宜章縣X063 線包公廟至關溪公路邊坡垮塌

2.3 橋涵破壞的防治

首先應對已經沖毀的橋梁或者涵洞進行現場調查，明確原因，收集相關資料（常水位、洪水位、流量等），計算出破壞處橋涵的過水斷面面積及是否為排洪通道。對于已經破損的涵洞應及時修復，按實際需求，加大涵洞孔徑，保障水流的通暢，建議多設置蓋板涵便于人工清理；對于橋梁，應及時檢測橋梁的結構穩定性，尤其是鑒定為4、5 類危橋的橋梁，要及時加固或者拆除，防止意外事故的發生。

典型案例：郴州市桂陽縣通村公路橋涵治理工程（見圖3），主要是以拆除已堵塞的鋼筋混凝土圓管涵更改為鋼筋混凝土蓋板涵的設計，改善了整個路基排水環境。

圖3 郴州市桂陽縣通村公路橋涵孔徑過小，整個路基沖毀

2.4 原支擋構造物損壞的防治

目前原支擋構造物損壞主要是以漿砌片石擋土墻破壞、骨架護坡破壞、護面墻垮塌為主，其主要因素還是由于原施工工藝欠佳，施工過程中對支擋結構物關鍵部位處理不當，管養單位養護不及時等因素，加快了公路水毀的產生。對于原支擋構造物損壞的防治，首先從設計方面就要結合當地實際情況及施工隊伍的素質等多方面因素綜合設計，建議抗滑擋土墻采用C20 片石混凝土澆筑，避免使用漿砌片石砌筑；對骨架護坡、護面墻應加強施工質量及原材料的控制。典型案例：其一，汝城G106 國道災害防治工程中，有一段漿砌片石浸水擋土墻基礎未進行防沖刷處理，導致基礎掏空，存在較大的安全隱患，在設計過程中，本著合理、經濟的原則，對基礎掏空外側采用鋼筋混凝土基礎護底，并對沖空的位置進行填充混凝土處置。其二，資興市X001 線清江至滁口公路邊坡治理（見圖4）過程中，對原破損的漿砌片石擋土墻拆除重建，通過地質勘查報告得出結論，重新設置C20 片石混凝土擋土墻以恢復原有支擋效果。

圖4 資興市X001 線清江至滁口公路漿砌片石擋土墻垮塌

3 結語

公路水毀處治，所需經費大，前期工作時間長，地質勘查困難，因此在公路的日常養護中，應盡可能地保障道路排水系統的通暢，局部出現的小面積水毀要及時處治到位，避免水毀區域向兩側擴張，同時也要對水毀原因要進行多方面的分析、調查，總結技術經驗，做到有效的預防及治理，才能減少公路水毀損失。