高山峡谷区农村公路水毁调查分析及防治_王博.pdf

发展与创新185工程技术研究 第 8 卷 总第 130 期 2023 年 1 月摘要：高山峡谷区，山大沟深、坡陡水流急，地质状况复杂、气候多变，水毁造成农村公路边坡亏坡、坍塌，混凝土路面面板悬空，安全防护设施损坏失效，部分桥涵受冲刷处于危险状态。文章通过现场实地调查研究，对高山峡谷区农村公路由降雨引起的公路水毁情况进行分类，并针对不同水毁类型，分析引起水毁的原因，并提出经济合理、可行的水毁治理和修复措施，尽可能消除安全隐患，确保高山峡谷区农村公路的畅通和村民的安全出行。关键词：农村公路；水毁；高山峡谷区；调查分析；混凝土路面Abstract:In alpine canyon areas,there are large mountains,deep ditches,steep slopes and rapid water flow.The geological conditions are complex and the climate is changeable.The flood damage causes the rural highway slope loss and collapse,the suspended concrete pavement panels,the damage and failure of safety protection facilities,and some bridges and culverts are in danger due to scouring.Through field investigation and research,this paper classifies the highway flood damage caused by rainfall in rural highways in alpine canyon areas,analyzes the causes of flood damage according its different types,and puts forward economic,reasonable and feasible flood damage treatment and repair measures to eliminate potential safety hazards as much as possible,so as to ensure the smooth flow of rural highways and the safe travel of villagers in alpine canyon areas.Key Words:rural highways;flood damage;alpine canyon 高山峡谷区农村公路水毁调查分析及防治*王 博，马光花，吴 雷，任小艳甘肃交通职业技术学院，甘肃 兰州 730070Investigation,Analysis and Prevention of Rural Highway Flood Damage in Alpine Canyon Areas*WANG Bo,MA Guanghua,WU Lei,REN XiaoyanGansu Vocational and Technical College of Communications,Lanzhou 730070,Gansu,China059.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.02.*基金项目：2022 年度甘肃交通职业技术学院院级科研课题（2022Y-04）作者简介：王博，男，硕士，讲师，研究方向为道路桥梁工程。1 高山峡谷区农村公路水毁类型高山峡谷区农村公路受自然条件、建设经费等因素制约，大多数按地形、地物布线，依山而建，横跨山川、河流，随意性很大。道路经过众多复杂的地质地貌带，坡陡弯急，通常平面、纵断面线形指标达不到设计规范的要求值1。多为等外公路，规模大、分布广，具有唯一性和偏远性，抗水毁能力差。水毁的主要类型有边坡失稳破坏、挡土墙失稳破坏、桥梁水毁、涵洞水毁、路基水毁、路面水毁、排水设施水毁2。1.1 边坡失稳破坏边坡失稳的形式表现为路基发生边坡滑坍、山体崩塌、泥石流，在持续降雨或雨水的浸泡作用下，岩土体含水率增大，导致坡体内抗剪强度和稳定性降低，水流也会对坡面形成冲刷侵蚀，导使边坡丧失稳定性而发生滑塌破坏。1.2 挡土墙失稳破坏挡土墙破坏可分为内外挡土墙失稳破坏、外挡土墙失稳破坏。究其破坏原因，可分为基础遭受冲刷破坏、路肩墙地基失稳破坏及挡墙墙体破坏。挡墙基础冲刷破坏多为沿溪线的外侧挡墙，由于未将挡墙基础置于基岩之上，或埋深不够，在洪水冲刷作用下，挡墙基底土层被冲刷掏空，墙身悬空下挫，墙身断裂或倾倒3。墙体破坏使墙后土体渗入雨水或地下水，墙后土体抗剪强度指标内聚力和内摩擦角减小，墙后渗透水压力area;investigation and analysis;concrete pavement分类号：U445.7+5发展与创新1862023 年 第 02 期 总第 130 期 工程技术研究增大，使挡墙承受的主动土压力增大，从而超出挡墙的承载力而发生破坏，或墙后土体失稳滑塌造成内挡墙失稳破坏4。1.3 桥梁水毁高山峡谷区地质复杂，沿河傍山，当暴雨连降时，在洪水冲毁作用下，桥墩基础埋深不够，墩台基础由于洪水冲刷外露、基础底部冲刷掏空、墩身倾斜，不均匀沉陷或倒塌；桥台锥坡或护岸墙抗冲刷能力下降甚至倒塌，斜交桥梁，洪水顶冲桥梁防护，冲毁桥头引道5。桥梁水毁的另一主要形式是，房屋建筑、水电站、农田等挤压河道，桥下泄洪净空不够，洪水期间洪水流量过大或漂浮物堵塞桥孔，洪水直接冲击、冲毁桥梁。1.4 涵洞水毁涵洞水毁的原因有多种，包括涵洞设计孔径偏小；涵洞基础所处地质条件不良且未进行有效处理；涵洞出口未设置急流槽；涵洞的进出口截水墙高度不足，导致防冲刷能力不足；等等。上述原因造成涵洞部分或整体破坏；边坡坍塌形成泥石流淤积堵塞涵洞，涵洞排水不畅，雨水漫流，继而冲刷路面和路基边坡。1.5 路基水毁路基水毁包括路基发生开裂、路基被冲毁、路基塌陷等。路基冲毁的原因如下：受地形条件限制，公路依山而建，按地形、地物布线，边坡坡度过于陡峭，边坡植被差，岩体破碎，边坡防护类型设计不合理，受雨水侵蚀作用，边坡土体抗剪强度指标降低，造成边坡发生崩塌、亏坡、滑坡；边坡排水设施不够完善，路面大多采用漫流排水，雨水冲刷边坡坡面，造成边坡丧失稳定性6；山高坡陡，边沟汇集的水流冲刷山坡，造成山坡悬崖陡坎，危及道路安全；临河路段挡土墙受水流冲刷，挡土墙基底掏空失稳，丧失对路基的支挡保护作用，造成路基失稳坍塌。1.6 路面水毁造成路面损坏的主要原因如下：边沟排水不畅，路基渗水下沉，水流冲刷土路肩和边坡，路基边坡失稳使路基被掏空，面板冲刷悬空、断板，部分路段未设置边沟，采用漫流排水方式，水过路面，水流冲刷路面从而造成面板悬空、断板；部分山区农村公路在已有村道基础上改建而成，为减少工程量，路面纵坡改动较小，基本维持原有道路的纵坡，纵坡设计不合理，纵向排水不畅，造成路面积水7；积水下渗浸泡路基，造成路基下沉或水流冲蚀下穿路基，在自重、车辆等荷载作用下，路面下沉、混凝土路面断板、路面破裂；公路临河靠山段，强降雨使得河流水位上涨淹没路面，路面遭受洪水的浸泡入渗、冲刷后发生崩解；设置涵洞的路段，由于涵洞淤积堵塞致使泄洪面积不足，水流漫过路面，水流由裂缝渗入路面结构，致使基层软化，这是常见的路面水毁情况8。路面破坏可能致使路基冲毁、边坡挡墙破坏等严重病害。1.7 排水设施水毁在暴雨条件下，路面及边沟水流流速较高，水流冲刷排水边沟，特别是边沟损坏段，水流沿，边沟两侧渗流，顺边沟形成空洞或混凝土面板下形成横向空洞，在车辆荷载作用下，混凝土面板折断。边沟淤积堵塞，使边沟水流通过性减小，边沟来水将会漫过路面流向道路外侧，冲刷路肩及路基边坡，破坏边坡的稳定。2 高山峡谷区水毁防治与处理对策2.1 山体塌方、滑坡的治理及时清除塌方体及泥石流堆积体，保证道路通畅，之后再进行治理。通过清理疏通公路排水设施，确保桥涵、边沟等能够正常工作，然后设置路基内侧挡土墙（见图 1），并在滑塌体上方，依据地形滑动情和汇水面积况设置截水沟、盲沟、排水沟等，拦截地表水使之汇入截水沟，再将水流引入路侧边沟或导入涵洞排出。地下水可通过设置在渗水处的盲沟渗沟导走排出，使地下水位降低。种草种树，恢复植被既能防止水流侵入路基，避免造成滑塌体二次坍塌，又能防止水土流失，稳固路基，涵养水源，对水毁具有一定的防治作用。C20 混凝土内护墙边沟基坑开挖线路基中心线11350550/2袋装砂砾透水土工布防水土工膜厚 50 cm4%0.15 11 0.510%60200400102171101 0.401 0.25图 1 内侧挡土墙（单位：cm）2.2 水毁路基修复针对路基全毁路段修复，就地选取透水性良好的发展与创新187工程技术研究 第 8 卷 总第 130 期 2023 年 1 月天然砂砾等材料，重新填筑路基，按规范要求分层填筑并夯实。对于小型路基缺口，及时采用砂石材料或黏性土填补并夯实；对于较大路基缺口，可选择腹斜式挡墙进行防护并进行墙后回填夯实（见图 2）。对于沿河公路的路基缺口，在受河流冲刷坡脚处或洪水顶冲路段设置驳岸、挡土墙及铁丝石笼等构造物进行防护，设置好防护构造物后，分层回填透水性良好的材料并夯实。路基中心线透水土工布袋装砂砾过滤层透水土工布路面结构层波形梁护栏墙顶标高设计水位现浇 C25 混凝土挡土墙墙底标高水稳砂砾泄水孔100 mm PE 管基坑开挖线1 0.33 110 11 0.35050505050307200500 504%4%4%650/2905%25图 2 腹斜式挡土墙（单位：cm）对于路基坍塌、沉陷段，应及时挖除坍塌、松软土路基部分直到稳定层后，对填挖交接处按规范做挖台阶处理，分层回填并夯实；对于沉陷路段，应挖除软弱土层，之后采用碎（砾）石等透水性材料换填，分层填筑并夯实；对于地下水丰富的路段，可在纵、横向设置盲沟（渗沟），将地下水排除在路基外，使路基处于干燥状态，以提高路基强度，必要时，可增建挡墙等防护结构；对于路基冲蚀和淹没段，可扩大河道过流断面或抬高路基标高、完善排水设施及防冲刷设施，如果路基标高难以提高，可将路肩硬化或临河侧增建防水墙；对于沿河路段路基水毁，可通过增设浸水挡土墙、顺坝及丁坝等构造物进行防护；对于基础冲刷的挡墙，可通过增设护坦防护、铁丝石笼防护；对于已毁坏的挡墙，拆除重建。2.3 水毁路面修复混凝土路面面板悬空路段，修复路基后采用混凝土填充板下空隙，并进行注浆处理，同时要对纵、横缝进行灌缝处理，以防止水流渗入裂缝造成面板断裂、破碎；对于面板破碎路段，应进行挖除破损路面，重铺筑路面。2.4 桥涵修复对于结构损坏程度较轻的桥梁，进行常规性维修恢复；对于结构损坏严重的危桥，采取限制荷载和应急加固等处理措施，以确保桥梁和人员安全。当桥梁基底外侧已被冲刷掏空时，应先清除基底严重风化岩层部分，再用水泥混凝土进行填补或进行注浆处理。对于基础周围的风化岩层，应用水泥砂浆等进行封闭，以防风化继续发展，必要时可在桥位增设河床铺砌，并在铺砌端部设置截水墙，以防河床被冲刷下蚀，基础外露。若拱桥拱上填料及桥台台背填料部分积水造成填料膨胀、松软，进而造成侧墙胀裂倾覆、路而沉陷等病，维修时应挖开桥头搭板及桥面铺装，排除积水，更换拱上或台背填料，重做排水系统，然后修桥头搭板及桥面铺装。对于涵洞修复，若涵洞位置设置不合理，进出口水流不畅，部分损坏的涵洞修复恢复原状，整修边沟顺接涵洞进出口。涵洞孔径偏小不能满足泄洪要求时，可增加孔数或增大涵洞跨径。对已损坏的涵洞拆除重建，孔径大小通过流量计算确定。3 结束语高山峡谷区农村公路的水毁具有点多、面广、破坏力强的特点，水毁往往造成公路破坏，道路中断，损失惨重。水毁防治是一项长期持久的任务，应根据高山峡谷区公路的特点及实际现状，因地制宜，分析水毁的成因，进而根据成因采取措施进行预防和治理。同时还需加强对公路的综合养护和治理，保证高山峡谷区公路的质量和安全性，提高公路抗御自然灾害的能力。对于公路水毁整治工作，应选用经济有效、技术合理的处治措施，确保一次到位，避免出现重复修建，造成不必要的浪费。参考文献1 高冬光.公路与桥梁水毁防治技术M.北京:人民交通出版社,2002.2 蒋焕章.公路水文观测设计与水毁防治M.北京:人民交通出版社,2002.3 兰容龙.萍乡市山区公路水害安全性评价及防治措施研究D.南昌:南昌工程学院,2020.4 罗文功,魏学利,陈宝成.公路水毁水工试验及灾害防治对策研究J.福建交通科技,2020(4):53-56.5 李先忠.丘陵山地农村公路水毁灾害成因分析与风险评价:以泉州市德化县农村公路为例J.地质灾害与环境保护,2020,31(2):80-86.6 杨棚.云南省农村公路水毁灾害分析及对策研究D.昆明:昆明理工大学,2020.7 刘小强.公路水毁灾损评估技术方法J.山西交通科技,2022(2):63-65.8 尚高鹏,刘颖才,赵军,等.公路水毁路段灾害评估方法研究J.公路交通技术,2021,37(4):41-47.