关于公路水毁成因与防治对策的探讨
xycd47124
xycd47124 Lv.8
2015年06月29日 13:47:00
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1 概况  福建省土地面积为12.14万km2,其中山地丘陵占80%以上,境内共有29个内河水系,河流长度13569公里,年平均降水量842~2463mm,这种山脉发达、河网密布、雨量充沛的情况造成我省每年都有公路水毁现象发生,轻者路基路面损坏,影响公路通行能力;重者路基、桥梁冲毁,中断交通。由此造成的损失比较严重。因此,了解公路水毁的成因,加强公路水毁的预防,对彻底根治公路水毁具有重要的意义,是保障公路畅通的一个必备前提之一。

1 概况
  福建省土地面积为12.14万km2,其中山地丘陵占80%以上,境内共有29个内河水系,河流长度13569公里,年平均降水量842~2463mm,这种山脉发达、河网密布、雨量充沛的情况造成我省每年都有公路水毁现象发生,轻者路基路面损坏,影响公路通行能力;重者路基、桥梁冲毁,中断交通。由此造成的损失比较严重。因此,了解公路水毁的成因,加强公路水毁的预防,对彻底根治公路水毁具有重要的意义,是保障公路畅通的一个必备前提之一。
  2 公路水毁的类型和成因
  纵观近几年我省公路水毁现象,归纳起来主要表现形式有以下4种类型。
  2.1 路基坍塌
  路基坍塌主要指边坡地下水通过挖方一侧未压实土体渗入路基,其中一部分向填方一侧渗流且同时软化填方土体,另一部分沿填挖交界面边界流动,并向填方边坡下脚排泄,如果坡脚等未进行必要的支护,在自重和荷载作用下发生滑移,可能使路基发生整体或局部滑移破坏。路基坍塌损害了路面的通车功能,易造成交通中断,是比较严重的水毁病害。形成路基坍塌的主要原因有:
  (1)山体地质条件差,如岩层走向倾向边坡,岩体风化破碎或为土夹石等,遇水软化;
  (2)缺乏合理的排水措施,路基极易被冲刷;
  (3)路基边坡土质松软、坡度过陡,缺乏必要的支护措施。
  2.2路基沉陷
  路基沉陷是指路基在垂直方向上产生较大的沉降,路基的不均匀下陷,将造成局部路段的基层破坏,进而导致路面破损严重,出现大面积坑槽、松散和沉陷,降低路面行驶质量,影响行车安全,甚至中断交通。形成路基沉陷的主要原因有:
  (1)地下水丰富路段、路基未能得到有效处理;
  (2)填方路段填料选择不当,施工过程中超厚度碾压,压实度不足;
  (3)路基一侧或两侧,排水不畅,水浸入公路路基;
  (4)在碳酸盐地区,道路之下正好为岩溶洼地或漏斗,其中的沉积物松软,在行车动载的作用下沉积物压密,侧向流动和下陷。
  2.3 防护与加固工程损坏
  防护与加固工程损坏主要是指挡土墙、驳岸等防护工程在不断受到水流冲刷下基础失稳,产生滑移、鼓肚等破坏。产生破坏的主要原因有:
  (1)防护加固工程所处地基不良或基础设置深度不够;
  (2)挡土墙自身排水不畅;
  (3)线位位置选择不合理,挤压河道,引起局部冲刷。
  2.4 桥涵破坏
  桥涵破坏主要是指在山洪暴发情况下,洪水冲刷淘空桥基,使桥梁失稳损坏或涵洞开裂。桥涵类水毁是公路水毁预防中的重中之重,应引起高度重视。形成桥涵破坏的原因有:
  (1)涵洞位置设置欠佳,孔径偏小,满足不了排洪要求;
  (2)涵洞进口处理不当,泄洪时发生洪水流向偏差;
  (3)桥位选择不当,河床的地质条件差,极易发生冲刷,进而影响桥梁基础及墩台结构;
  (4)桥涵日常养护差,长期得不到清理,发生堵塞,水流不畅;
  (5)河床变化较快,水流偏差较大。
  3 水毁的具体防治措施
  3.1 路基坍塌的防治
  (1)选好线位。路基坍塌多见于山区公路,山区公路由于受地形条件限制,
  不少路段或填或挖,在道路选线时要尽量避免地质和水文不良地带;边坡应与岩层走向成横向或逆行坡,尽可能少用深长路堑、陡峻山坡上的半路堑,路中心线宜向内移动,尽量采用台口式路基以减少路基外侧填方。
  (2)设置排水系统。路堑必须设置边沟,对于较长的路堑必须设置合理的纵坡,当纵坡较大,且有冲刷可能时,应加固加深或改用跌水与急流槽等设施。路堑挖方上侧距离挖方坡口5m外应设置一道或多道截水沟,以使地表水汇入截水沟引到排水沟或涵洞排出。对高速公路,若地下水位较高,路堑边沟下还要设渗沟,以拦截边坡水渗流进入路基,路堤下层还应设置纵、横双向盲沟,以排除路基内部地下水,降低地下水位;若边坡有渗水,还应布设排水孔,以所打排水孔50%以上的出水率为原则。
  (3)确定合适坡率。边坡要选用合适坡率,可以自上而下逐层变陡成折线性或台阶式边坡,对于开挖后不能自行稳定的边坡应设路堑挡土墙,对于地质不良路段,应采用锚杆、锚索框架或生物固化来加固,既可以防止山体滑坡又可以减少挖方数量,降低刷坡高度。对沿溪线半填半挖或全部填方路段,要进行挡墙、驳岸设计,不留隐患。
3.2 路基沉陷的防治
  (1)在地下水较丰富路段修建路基时,应特别注意做好降低地下水位,可采取挖截水沟、加深边沟、挖盲沟、渗沟等多种方法,防止地下水对路基的影响。使路基达到足够的强度,满足设计要求。
  (2)在进行路基施工时,切不可用透水性不同的土无序填筑,要采用级配良好的砂性土等填筑路基,当确需用透水性不同的土填筑路基时,应将透水性强的土填筑路基下层,透水性不强的土填筑路基上层。
  (3)河路堤、河滩路和桥头引道等长期浸水路基要设置堤岸、护坡等防护措施。
  (4)基边沟纵坡不小于0.5%,单向排水长度不宜超过500m,应分段设排水沟、涵洞将水引出路基,以免水积聚在边沟内而下渗,影响路基稳定。
  (5)在地下水位浅的路段,应铺设砂(砾)垫层以阻断毛细水上升,以免影响路基路面稳定,路面基层宜采用水泥稳定土类、二灰稳定碎石类以提高路基路面水浸稳定性,并具有足够的强度,面层宜采用密实型路面结构以防止雨水下渗。
  (6)调查路线区溶洞分布,视岩溶体积和深度分别采取跨越、跨盖、清除回填或灌浆等方法处治。
  3.3 防护工程与加固工程损坏的防治
  (1)对于地下水较丰富的路基段落防护与加固工程时,要采用挖盲沟、渗沟等方法降低地下水对路基的影响,保证足够的基底应力。
  (2)防护与加固工程基础埋深,对于无冲刷地基,应在天然地基以下至少1m,对于有冲刷地基,应在冲刷线下至少1m。
  (3)挡土墙应设置排水设施,以疏干墙后填料中的水份,防止墙后积水致使墙身受到额外的静水压力,墙后填料采用透水性材料。路堑挡土墙后地面应做好排水处理,设置排水沟,必要时夯实地表土以减少雨水和地面水下渗,而墙趾前的边沟则应予以铺砌加固,以防边沟水渗入基础。浆砌块(片)石墙身,视泄水量大小确定泄水孔的大小和间距,下排泄水孔的出口应高于地面。若为路堑墙,出水口应高出边沟水位0.3m,若为浸水挡土墙应设在常水位以上0.3m。
  (4)沿河路堤设置挡墙时,应结合河流情况布置,注意设墙后仍要保持水流顺畅,不要挤压河道,引起局部冲刷。
  3.4 桥涵破坏的防治
  (1)充分考虑桥涵的排洪能力。桥涵排洪能力不足是导致水毁的重要因素之一,设计要根据河道上游汇水面积大小及当地的水文记录,计算出最大洪峰流量。对于山区公路,涵洞不仅排水而且输沙,如果孔径太小,流沙及杂物堵塞涵洞后,人工难以进入清淤,使涵洞排水功能减弱,一旦山洪暴发,涵洞极易被冲毁。对于山区沿溪线公路,一般每隔200~400m至少要设置一道涵洞,通常要设置在凹曲线底部和纵坡的陡缓变坡处,穿越村庄路段为排除村庄地面排水也应设涵。涵洞应设置直径不小于100cm的钢筋混凝土管涵或墙身高不小于100cm的钢筋混凝土板涵或石拱涵。
  (2)做好涵洞进出水口铺砌。涵洞进出水口应浆砌一段浆砌片石或水泥混凝土铺砌,当地面坡度较大时,涵洞进水口应增设集水井,涵洞出水口应根据不同情况增设排水沟、急流槽、消力池、消力槛、铅丝石笼等进行有效的加固消能防护。
  (3)定好桥位。桥位应结合路线总走向,尽量选在有岩层或土质坚实、覆盖层较浅地段。在河段稳定水流顺畅的河段上建桥,不仅可以降低建桥费用,而且洪水的威胁也较小。
  (4)设置调治建筑物。应根据水流情况设计安全可靠的导流坝、丁坝等调治构造物,以保证桥梁在设计洪水位时不被冲毁。
  (5)对于桥基已被淘空的桥梁,应立即用混凝土填筑桥基淘空部分,然后采取现浇钢筋混凝土加固桥基,在桥梁上游修建合适的导流坝、丁坝等调治构造物,使水流均匀流畅地通过桥孔。
  (6)对于出现裂缝的涵洞,应及时对开裂的涵洞底板、墙身和拱顶用掺和环氧树脂的水泥砂浆灌缝等,并整治排水通道。
  4 结语
  公路水毁每年在不同地区均有发生,这种自然灾害造成的经济损失是很大的。根治和预防公路水毁,单凭资金投入,不能很好解决公路水毁问题,必须从科学技术上找出路,认真开展公路水毁的防治研究工作。虽然造成公路水毁的原因是多方面的,但只要我们能从公路的设计、施工和养护等方面重视预防水毁,公路水毁灾害将会得到有效控制,公路水毁损失也将会大大减少。
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