高山峽谷區公路路基水毀成因分析及處治措施

■楊 星 范安軍 李樹鼎 周志林 黃亞磊 蔣發森

（四川公路工程咨詢監理有限公司，成都 610041）

四川盆地西部屬于青藏高原東緣和橫斷山脈的一部分，多高山峽谷。 隨著交通脫貧攻堅的有序推進，通鄉通村道路猛增，不少公路均修建在深“V”峽谷地區。 此類高山峽谷區公路往往因地形限制，采用半填半挖路基，一側緊臨河道，一側緊臨山體陡崖，地質條件復雜；再則高山峽谷地區，河流陡漲陡落，沖刷下切，對沿河路基形成強烈的掏蝕，同時氣候多變，溫差大，暴雨多，常常引發山洪泥石流等不良地質災害，對山區公路的安全穩定有著巨大的影響。

公路水毀主要指沿線公路設施在暴雨、 洪水的沖刷、滲流作用以及人類活動綜合影響下發生損毀，輕則影響車輛正常安全通行，重則交通中斷，造成嚴重的經濟損失，是山區公路常見的一種病害模式[1]。不少研究者對其成因及防護措施進行過研究[2-3]，毛雪松等[4]通過沿河傍山公路的橫斷面類型對水毀進行分類，結合降雨對其發生機制進行分析；秦軍等[5]通過調查水毀工點的11 個技術指標， 采用Logistic回歸方法建立了危險性評價模型進行公路邊坡水毀危險性評價；陳遠川等[6]將公路路基缺口形成機制分成滑動失穩型、 傾倒失穩型和墜落失穩型；侯兆軍等[7]對公路水毀處治措施進行優化，摒棄傳統擋墻，采用板樁式擋土墻，取得良好效果。

隨著學者不斷深入的研究，公路水毀形成機理逐漸明朗，處治措施也豐富多樣。 但每個地區都有自己的特點，本文以國道248 丹巴縣城至八美鎮段為研究對象，分析總結高山峽谷地帶山區公路水毀成因，提出合理的復雜地質環境條件下高山峽谷區公路水毀修復處治措施。

1 工程背景

國道248 丹巴縣至八美鎮段全長82.518 km，原路技術標準為四級至二級公路，其中四級公路長約66.5 km， 占項目總長的80.5%， 三級公路占比5.5%，二級公路占比14%。 2020 年7 月21 日晚至2020 年7 月22 日凌晨， 東谷河流域遭遇強降雨，2020 年7 月22 日凌晨1 時河水陡漲， 最大洪峰水位2176 m， 洪水流量529 m3/s， 超警戒水位線0.96 m，超保證水位線0.69 m，形成較大過流通道，造成國道248 線多處路基、路面、涵洞沖毀，伴隨邊坡坍塌、泥石流等自然災害的發生，交通中斷，災情嚴重（圖1）。

圖1 水毀現場照片

2 水毀特征分析

通過現場調查， 本次路基水毀點共計102 處，水毀段總長4459 m， 水毀點空間分布如圖2 所示。從空間上分析，水毀點主要集中在K1171～K1184段，含52 處水毀工點，占比51%，水毀段落長2356 m，占比53%。經調查發現主要是由于該段位于東谷河上游地帶，屬于典型的高山峽谷地帶，河谷呈深“V”狀，路線只能緊貼河道，路基多采用半挖半填的形式，壓縮河道，過水斷面減小；加上此段河床縱坡大，平均縱坡約3%，最高達9%，河水動能大、流速快，洪水水位上漲較高，沖刷能力強，路基內側邊坡也因公路開挖發生滑動失穩，導致此段損毀嚴重。

圖2 沿線路基水毀分布圖

通過分析公路路基損毀特征，將本次水毀成因分為5 類：（1）路基基腳掏蝕損毀：臨河路基在河水不斷下切過程中，原有路肩擋墻基礎被沖毀，導致墻身懸空，在重力作用下發生下墜拉裂破壞，導致路肩下沉失穩；（2）路肩擋墻沖擊損毀：高山峽谷地區，河床縱坡大，暴雨時河水陡漲，流速快，洪水攜帶著漂塊石不斷沖擊路肩擋墻， 導致擋墻損毀，山區公路多采用漿砌擋墻，更容易被沖擊損毀；（3）滑坡損毀：高山峽谷區公路常常依山而建，地面坡度大導致筑路困難，局部較平緩的堆積體地帶也常成為公路選線的首要考慮。 公路下邊坡在雨水的沖刷下常發生溜滑，路基半幅甚至全幅垮塌；上邊坡由于陡峭的地形常形成高位遠程滑坡，崩滑速度大，導致路基、路面、護欄等被撞擊損毀；（4）泥石流損毀：山區暴雨時易形成坡面洪流，過水路面現象時有發生，但高山峽谷地區因地形陡峭，匯水面積大，流速快，更易攜帶固體物質，在“滾雪球”效應下往往導致山洪泥石流爆發， 這類型泥石流動能大，破壞力強，導致公路涵洞淤堵、路面及護欄損毀，同時也加劇了公路下邊坡的沖刷失穩；（5）滲透損毀：山區公路邊溝、涵洞等排水不暢，導致路面積水、路基滲水，在滲流作用及車輛碾壓下，路面沉陷龜裂，冬季路面還會存在凍脹開裂損毀。

通過對102 處水毀災害點的統計分析，發現路基基腳掏蝕損毀60 處， 路肩擋墻沖擊損毀25 處，滑坡損毀5 處，泥石流損毀8 處，滲透損毀4 處；其中路基基腳掏蝕損毀占絕大比例， 達59%（如圖3所示），主要是由于高山峽谷地區，河床較窄，沿河公路修建時常侵占河道，以及峽谷落差大，河水沖刷劇烈，導致路基下部被嚴重掏蝕失穩。

圖3 不同特征損毀占比示意圖

3 典型水毀處治措施

（1）K1145+520～K1145+555 段長約35 m，原擋墻為漿砌擋墻，埋深較淺，在洪水的沖刷下左側路肩擋墻被沖毀。 邊坡為碎石土，河床為漂卵石，河床路面高差約5 m， 若采用仰斜式混凝土擋墻恢復被沖毀路肩墻，則斷面尺寸約16.065 m2。 由上文統計分析表明，路基擋墻損壞往往是由于基礎埋深不夠導致，墻身強度及尺寸大小并非主要損壞因素，因此在進行臨河擋墻修繕時， 可以考慮加深基礎埋深，并對擋墻截面進行優化，減少圬工數量，既能達到墻身強度要求又能抗沖刷，如圖4 所示，優化后擋墻斷面尺寸為9.625 m2，每延米節約混凝土6.44 m3，節約工程造價40%。

圖4 擋墻截面優化前后對比圖

（2）K1203+100～K1203+142 段位于高山峽谷地區盤山公路段，地形陡峭，坡面因流水沖刷導致邊坡失穩（圖5）。對于下邊坡來說，采用普通路肩擋墻基礎埋深或襟邊，會造成大面積開挖，墻高增大；考慮到實際上路基巖土體側壓力相對較小，可以設置優化擋墻，并采用鋼管樁加聯系梁作為路肩擋墻基礎來滿足抗滑移等穩定性要求（圖6），這樣既方便施工，避免過度開挖基坑，縮減擋墻尺寸，提高安全性的同時又節約投資。

圖5 陡峭松散邊坡垮塌失穩現場照片

圖6 鋼管樁+優化路肩墻處治示意圖

（3）局部段落河床較寬，但因處于彎道，主河道位于公路側，不斷沖刷路肩擋墻或路基坡腳導致公路損毀。 由于峽谷地帶，人類居住活動及公路展線往往在同一側，河流對岸均為荒地或陡崖，因此可以在這類具有豐富的漂卵石的寬敞河道， 就地取材，設置鉛絲石籠順壩，將河水引向對岸，避免對公路路基沖刷掏蝕（圖7）。

圖7 石籠順壩布設示意圖

（4）山區公路因地形限制常從堆積體上通過，部分堆積體下部為巨型孤石，抗沖刷能力強，路基的穩定都靠河床巨型孤石支撐。 因公路開挖卸荷，地表水下滲，以及洪水位時水位上漲沖刷導致路肩堆積體邊坡形成圈椅狀變形開裂，路面下沉；河床狹窄陡峭，下部機械施工困難，可對已下沉變形的碎石土堆積體進行適當卸載刷坡，換填輕質土以減少沉降， 在此基礎上利用下部巨石搭置腳手架，設置鋼筋砼面板式錨桿進行加固（圖8），不但確保了堆積體的穩定，也有效防止河流的沖刷。

圖8 輕質土+鋼筋砼面板式錨桿處治示意圖

4 結語

本文以國道248 為例，分析總結高山峽谷區低等級公路路基水毀特征，并對典型高山峽谷區水毀類型提出了防治措施：

（1）從空間上分析，山區公路水毀主要發生在高山峽谷地帶，占到超過一半的比例，峽谷地帶公路選線唯一，無法避開河道，路基半挖半填形式壓縮了河道，加上河床縱坡大，河水流速快、動能大，對外側沿河邊坡及擋墻沖刷作用十分劇烈，內側邊坡因路基開挖易發生滑動失穩，是高山峽谷地帶路基嚴重水毀的主要原因。

（2）對高山峽谷區公路路基水毀按其特征類型進行分類，主要分為路基基腳掏蝕損毀、路肩擋墻沖擊損毀、滑坡損毀、泥石流損毀、滲透損毀5 類，其中路基基腳掏蝕損毀占比約59%，是最主要破壞類型，建議針對此類型水毀工點在修補時加大支擋結構基礎埋深。

（3）針對高山峽谷區典型水毀提出了處治措施建議：高大邊坡或堆積體邊坡可以采用輕質混凝土回填，有利邊坡的穩定，同時側壓力較小的段落可以優化擋墻形式，減少圬工數量，達到節約工程造價的目的。 盤山公路段常因外側路肩擋墻溜滑失穩導致公路缺口，此類地形受限段可以采用鋼管樁加聯系梁作為擋墻基礎， 施工相對快捷且安全穩定。河床寬闊路段，可以就地取材設置石籠順壩，將河水引向對岸，減少對公路路基的沖刷。