山區臨河公路水毀路基穩定性分析及防治措施

文 / 汪新昕

引言

山區公路長周期經受水流作用導致邊坡防護工程、路基等逐漸產生強度衰減及大變形情況，如何科學合理地進行山區公路路基穩定性施工規范標準化是當前關注的焦點。為有效避免路基水毀，筆者認為，需要從以下兩個方面進行考慮：首先是確保施工路基區域水體溫度的穩定。路基的強度極容易受到周圍環境濕溫度的影響，結構不穩定因素及路基自身物理特點都會隨著濕溫度的變化而改變。其次則需要加強路基自身的硬度。山區公路工程在完工運營之后，必將長期承受車輛荷載的沖擊，為了確保路基在外在荷載作用下的穩定性，減少過大變形沉降，需要有效提升路基的強硬度，避免路基結構出現失衡缺陷。

一、 山區公路路基水毀形式及特點

山區公路常見的路基水毀形式可分為以下兩類：路基一側水流沖刷淹沒作用下，路基產生邊坡大變形坍塌，繼而出現路基邊坡損壞和缺口。如果水毀災害嚴重，則會造成路基全幅破壞失穩，如圖1（a）（b）（c）所示。護坡設施、擋土墻等防護工程的基礎被水流侵蝕沖刷所掏空，路基繼而產生坍塌失穩現象，如圖1（d）所示。

根據相關路基水毀災害破壞形式事故的調查分析，山區公路路基水毀具備以下常見的特點：首先是路面發生漫水造成路基水毀。這主要發生在路面設計標高較小，且地面排水設施不完善的路段。河床較淺時，會在汛期產生洪水漫上路面情況。當山區公路穿越過水斷面較小的峽谷區段時，床面淤高、上游水位上升等現象都會導致路基路面發生漫水，并且洪水汛期一旦過去，退水急速時，過大的水流流速對路肩路面的沖刷更為嚴重，造成路基缺口、沉陷等災害。路基沖刷也可能是河道壓縮產生的。在進行山區沿河公路建設時，河流斷面被人為侵占或者施工產生的固廢任意堆積在河床時，會對河道過水斷面造成較大的壓縮變形，促使該區域附近的水流產生較大流速，造成嚴重的路基水毀沖刷災害。路基水毀多由河灣股流、凹岸沖刷、挑流斜沖和頂沖所造成。其中凹岸水流在離心和重力作用下會產生環流，促使單側水流挾沙程度加劇，對路基凹岸不斷沖刷，路基坡腳被水流淘刷。在一些河流開闊和順直寬淺區域，水流被一些沙灘和固體障礙分割成為多種相對集中的股流，形成的股流水流速度較大，經常對河岸路基造成亂序沖刷。

二、 山區公路路基水毀原因

山區公路路基水毀的誘發原因相對較多，涉及到氣象水文地質環境、路基和河流之間的關系、路基防護措施、路基施工質量、山區公路路線設計標準和行車荷載限制等，不同路基水毀因素相互影響、共同作用，繼而表現出來的路基水毀破壞形式也具備較大的差異性。總體可以將路基水毀原因分類為以下四種，即環境、設計、施工、養護管理。當前對于山區公路路基水毀災害原因分析多從環境、設計兩個角度開展。

（一）設計缺陷

山區公路設計需要充分結合當地地形及地質、水文生態環境，公路設計等級標準偏低，且公路路基的設計相關參數沒有嚴格據實論證，極容易造成洪水對公路路基的淹沒和強降雨對路基的沖刷，并且在一些高填方和深路塹路段。如果缺少路基、邊坡防護結構，則會導致洪水汛期路基抗水毀強度欠缺。公路路基設計中采取的施工材料密實度欠缺或者強度不足、達不到工后1mm/(3d)的施工標準，也會在后續通車運行后造成較大的水毀隱患，當山區公路通車后，就會造成路基的不均勻沉降。此時伴隨水流沖刷撞擊作用，就會出現路基坍塌、滑移、下沉等危害，路側的防護工程基礎也會出現懸空。另外，在不少山區公路路塹路段，設計中往往不考慮截水溝的設置。這極容易造成山體滑坡和泥石流對公路路面造成堵塞。在高填方路段沒有有效設置排水設施，如急流槽數量較少或者位置不恰當，也會導致水毀災害。在村屯位置處，汛期洪水來臨，會造成該區域邊溝淤積，排水受阻，長生路面坑槽、翻漿等災害。

山區公路建設中往往布置了大量跨越式橋梁建筑結構物，且設計路線選取多考慮到地形地質條線的限制、路基土方量和林耕地的占用，集中于沿河岸一側或者占據部分河道，此時橋梁的布置主要以斜交橋形式為主，難以順著河道行進方向進行設計，這也會造成路基的沖刷。另外，河道水流也會被斜交橋所堵塞，橋墩的堵水能力隨著斜交橋垂直孔徑的減小而增大，尤其在一些施工空間受限的區域，設計采取中小跨徑或者實體墩臺結構的橋梁，河底經過鋪砌處理，也會造成水流沖刷阻力能力減小及水位上涌。山區周圍生態環境中的灌木隨著洪水汛期而漂浮在水流中，致使斜交橋橋孔堵塞，橋梁泄洪量大大減小，引道和路基繼而發生水毀。

（二）水流沖刷

山區公路路基建設采取沿河灘填筑、半填半挖形式侵占河道，周圍環境的不合理開發利用也導致河道面積的壓縮，河道變窄導致水流被拘束，提升了該處的水流流速及沖刷能力；河床地形直接影響了山區水流特點，彎道環流促使凹岸側的水流流速及挾沙水平提升，凹岸側路基則不斷被水流沖刷導致路基坡腳破面損傷；山區河流開闊段邊狀沙灘和島狀沙灘多由于泥沙積聚而形成，且集中水流被沙灘分割成多股流速大的水流，泥沙在高速水流作用下具備較大的沖擊破壞力，亂序折線運動沖擊河岸路基，產生坍塌事故。溪流和支流的規劃不合理導致匯入主流時也會造成的流量擴增，繼而引發河岸路基的沖刷破壞。水流產生對岸偏移的情況主要是河岸水流遇見巨石、山嘴等突變地形或者激烈凸岸，主流通過長期沖刷形成的河床斜流槽沖向對岸，并且沿著對岸路基坡腳進行下游，此時水流流態混亂，流速較大，沖擊猛烈，形成路基的沖刷破壞。

三、 山區公路路基水毀防治技術

（一）路基缺口防治

山區公路水毀路基具備較小的缺口時，且水流已經退去，則可以采取當地既有的碎石、土等填充材料進行臨時修復；當路基缺口處存在較多的積水時，則可以采取當地既有供應石料進行拋填片石。該方法主要是不斷投拋石至路基缺口處，并且將路基缺口斷面逐漸縮小，最后采取石籠或者大片石進行堵口處理。如果現場石料缺乏，則可替換為砂袋。缺口處水流過快則可以將現場較小、質量較輕的石塊進行石籠裝填，繼而采取拋石籠的方式，石籠體積控制在2m-3m，并且以鋼絲網進行編制扎結，現場石料裝填數量可以根據拋投技術手段確定；如果路基缺口大而長，且河道流速超過5m/s，則可以將河道進行填筑淤死，繼而對路基進行有效修復，如果路基水毀且考慮到水流較大而不能進行填筑修復，則需要搭建施工臨時便橋。

（二）路基沉陷、滑坍防治

路基沉陷開裂程度較輕的一般路段對車輛通行影響較小，并不需要立刻進行防治處理；路基沉陷開裂程度較為嚴重的區域則需要進行路基補填；如果裂縫呈現圈狀貫通，且錯高較大，路基穩定性明顯喪失的區域，則需要保持路面半幅的通暢，在受損位置進行坡腳片石砂袋修筑，也可以對失穩路基進行鋼管樁打設做應急處理。如果路基出現大面積沉陷，則需要對路基進行重新回填或者砂袋碼砌處理。

填方一側路基被水流沖刷造成強度下降，而出現滑坍事故時，且另外一側具備較大的行車寬度，則可以進行通車限行，并且針對受損區域進行修復；如果邊坡一側滑坍且存在路基積水，則先采取拋石處理至水面高度，繼而上部采取塑料袋裝土、爐渣、河砂填筑至原來路基高度；對于路基滑坍，則可以采取土或片石進行邊坡反壓處理。此時，修筑車輛設備需要在滑坍位置處卸車，將片石直接下放到邊坡受損處，片石用量需要根據路基長度和高度來確定，拋石反壓高度需要控制在路基滑坍高度的一半左右，寬度則需要盡量和滑坍寬度保持一致。

結語

我國山區公路建設速度規模都在不斷擴增，復雜的地質、水文、地形、生態環境等因素嚴重影響著山區公路路基建設質量，建設單位需要采取標準化規范化施工技術，嚴格結合當地實際特點進行路基承載強度穩定性的優化，科學延長山區公路的使用耐久性。對于山區公路經受水流沖刷侵蝕造成的一系列災害，則需要加強路基防護控制，規避安全風險，最終創造良好的公路環境。