公路水毀的成因及防治措施.doc

公路水毀的成因及防治措施 公路水毀是指公路沿線的工程設(shè)施由于受到水的作用而遭到損壞的現(xiàn)象與過(guò)程，是各地共同存在的一個(gè)普遍問(wèn)題，屬于一種常見(jiàn)的自然災(zāi)害。尤其是山區(qū)道路每年都有公路水毀現(xiàn)象的發(fā)生，輕者路基路面損壞、影響公路通行能力，重者橋梁沖毀、中斷交通。由此造成的損失相當(dāng)嚴(yán)重。因此，了解公路水毀的成因，加強(qiáng)公路水毀的預(yù)防，對(duì)徹底根治公路水毀具有重要的意義，是保障公路暢通的一個(gè)必備前提。 1. 公路水毀的類型和成因。 公路雖然主要是作為交通運(yùn)輸建筑物，但一旦受到水流的作用，如跨河橋梁與河道并行的公路等，又會(huì)因是水工建筑物的性質(zhì)而遭遇到很多水力學(xué)問(wèn)題。 公路建筑物遭遇的水力學(xué)問(wèn)題可分為兩類：一類是水毀，系因洪水造成的各種程度的破壞；另一類是水害，是因洪水而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。公路水害主要有：公路因洪水淹沒(méi)而中斷交通；小橋涵、路基邊溝被泥沙堵塞而需要疏通；道路被泥沙淤積而需要清除等。公路水毀從表現(xiàn)形式來(lái)說(shuō)，主要有以下4種類型：路基沉陷、路基坍塌、橋涵破壞、防護(hù)與加固工程損壞。 1.1路基沉陷。路基沉陷是指路基在垂直方向上產(chǎn)生較大的沉降，路基的不均勻下陷，將造成局部路段的基層破壞，進(jìn)而使路面破損，如水泥混凝土路面的斷板、瀝青混凝土路面的坑槽、龜裂等，降低路面行駛質(zhì)量，影響行車安全，甚至中斷交通。形成路基沉陷的主要原因有： (1)填方路段填料選擇不當(dāng)，施工過(guò)程中超厚度碾壓，壓實(shí)度不足； (2)路基結(jié)構(gòu)組合不合理，彎沉過(guò)大，路面防水差，雨，雪水滲入路基； (3)路基排水措施不當(dāng)，路面、邊溝形成積水； (4)缺少必要的排水和防護(hù)措施。 1.2路基坍塌。 路基坍塌主要指路基土體或沿線山體(或土石混雜的堆積物)遇水軟化，在較陡邊坡無(wú)支撐的情況下，自身重量所產(chǎn)生的剪切力，超過(guò)了粘結(jié)力和摩擦力所構(gòu)成的抗剪力，因而土體沿松動(dòng)面下墜散開(kāi)。路基坍塌破壞了路基的整體性，損害了路面的通車功能，易造成交通中斷，是比較嚴(yán)重的水毀病害。形成路基坍塌的主要原因有： (1)缺乏合理的排水措施，路基極易沖刷； (2)路基邊坡土質(zhì)松軟、坡度過(guò)陡，缺乏必要的擋土墻等防護(hù)措施； (3)構(gòu)成路基的土質(zhì)極差，巖石風(fēng)化嚴(yán)重，遇水軟化。 目前公路水毀的重點(diǎn)主要是在山區(qū)公路上，不少路段與河道并行，一面傍山，一面臨河。很多路基是半挖半填或全部由填方筑成，填方多由開(kāi)山廢渣填筑。盡管填方中有大量的大塊石構(gòu)成路基邊坡，但未做沖刷防護(hù)加固措施。這樣的填方路基邊坡在一般洪水條件下，因水位較低、流速不大，坡腳塊石又較大，坡腳邊坡比較平緩，是能夠抵御洪水沖刷而保持路基邊坡的穩(wěn)定。但在較大洪水條件下，水位較高、流量過(guò)大，而邊坡上部的塊石又較小，且含有不少石屑和土壤，坡度也比較陡，因此邊坡中的石屑、土壤、小塊石被沖走后，大多就造成了路基坍塌，出現(xiàn)很多缺口或半個(gè)以上路基被毀。在公路路基的水毀中，這樣的水毀占多數(shù)。 另外，也有不少沿河路線，由于河道變遷，使原來(lái)離河岸還有一段距離的路基，因河岸被沖而臨近河邊或遭到水毀，這類水毀多出現(xiàn)在寬淺變遷河段上。在深挖段路基中，兩側(cè)山體由于坡度過(guò)陡，石質(zhì)較差，山上積水滲入山體或沿開(kāi)挖面下泄，就形成了山體滑坡或泥石漉。 1.3橋涵破壞。橋涵破壞主要是指在山洪暴發(fā)情況下，洪水沖刷淘空橋基，使橋梁失穩(wěn)損壞或涵洞被毀，形成橋涵破壞的原因有： (1)涵洞位置不當(dāng)，孔徑偏小，滿足不了排洪要求； (2)涵洞進(jìn)口處理不當(dāng)，泄洪時(shí)發(fā)生洪水流向偏差； (3)橋位選擇不當(dāng)，河床的地質(zhì)條件差，極易發(fā)生沖刷，進(jìn)而影響橋梁基礎(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)； (4)橋涵日常養(yǎng)護(hù)差，長(zhǎng)期得不到清理，發(fā)生堵塞，水流不暢； (5)河床變化較快，水流偏差較大。 橋涵水毀一旦發(fā)生，輕者洪水涌上路面，破壞路基路面，重者橋涵被沖斷，從而中斷交通。因此，橋涵類水毀是公路水毀預(yù)防中的重中之重，應(yīng)引起高度重視。 1.4防護(hù)與加固工程損壞。 防護(hù)與加固工程損壞主要是指擋土墻、駁岸等防護(hù)工程在不斷受到水流沖刷下基礎(chǔ)失穩(wěn)，產(chǎn)生滑移破壞，產(chǎn)生破壞的主要原因有： (1)防護(hù)加固工程地基軟弱或基礎(chǔ)設(shè)置不深； (2)位置選擇不合理，擠壓河道，引起局部沖刷。 全國(guó)各地區(qū)公路養(yǎng)護(hù)部門每年都要投入大量資金用于水毀搶修和修復(fù)，每年都要修復(fù)不少路基防護(hù)構(gòu)造物。由于設(shè)計(jì)這些防護(hù)工程時(shí)往往憑經(jīng)驗(yàn)估算，有不少基礎(chǔ)埋得很淺，有的還由于施工質(zhì)量差等原因而遭到重復(fù)水毀，即：修了被沖，沖了再修，有的重復(fù)到3次以上。路基沖刷防護(hù)工程不但沒(méi)有明顯增加，還出現(xiàn)“舊賬未清、又欠新賬”的現(xiàn)象，這種弊病也是造成構(gòu)造物易被水毀的原因之一。 現(xiàn)在還有不少公路測(cè)設(shè)單位對(duì)山區(qū)小型排水構(gòu)造物的測(cè)設(shè)缺乏系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須強(qiáng)調(diào)的是：山區(qū)排水構(gòu)造物不但要排水，還要輸沙，很多山區(qū)公路的邊溝和小橋涵因忽略了輸沙因素而造成堵塞，水漫路面，沖毀路面和路基，從而造成較大的公路水毀。 2. 公路水毀的防治 對(duì)于公路水毀，應(yīng)預(yù)防為主，清除水毀隱患，仿患于未然；水毀恢復(fù)，也要有一支具有專業(yè)知識(shí)的技術(shù)隊(duì)伍，精心設(shè)計(jì)、精心施工，修一處、保一處，這也是公路水毀防治的大方針。 另外，各地方每年都可能遭到不同程度的水毀，對(duì)這些水毀進(jìn)行認(rèn)真調(diào)查和技術(shù)總結(jié)非常重要。通過(guò)調(diào)查總結(jié)，尋求水毀真正原因，才能比較切合實(shí)際地進(jìn)行水毀預(yù)防和水毀修復(fù)設(shè)計(jì)。同時(shí)也可搜集大量現(xiàn)場(chǎng)資料，對(duì)使用的科技成果進(jìn)行檢驗(yàn)、篩選和改進(jìn)，積極推進(jìn)科技的發(fā)展，對(duì)加快防治公路水毀有很大的現(xiàn)實(shí)意義。 目前有一種普遍的看法，即認(rèn)為出現(xiàn)的洪水一旦超過(guò)了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，公路建筑物遭到水毀是不可避免的。因此，為了使公路建筑物具有更大的安全性，就趨向于采用更罕遇的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，例如：將50年一遇提高到100年一遇，或者將100年一遇提高到300年二遇。這就促使公路橋梁趨向于修得更高、更長(zhǎng)，公路路基修得更高，從而大量增加工程投資。 認(rèn)真研究公路構(gòu)造物的水毀情況，不難發(fā)現(xiàn)，公路構(gòu)造物遭到的水毀主要是由于設(shè)計(jì)依據(jù)不符合實(shí)際，或是公路構(gòu)造物遇到了設(shè)計(jì)時(shí)未料到的水力條件。 就橋梁而言，其可能遇到的水力條件是隨橋位河段的河道演化(自然或是人工的)而發(fā)生變化的。隨著洪水的增漲，橋梁可能處于由不漫水到漫水的水力條件，因此除了橋梁超過(guò)極限洪水以外，廣義而言，所有的橋梁都可視為漫水橋。橋梁遇到的水力條件(如墩臺(tái)沖刷、承受的動(dòng)水壓力和浮力等)在洪水位與橋面齊平時(shí)最為不利。洪水繼續(xù)上漲，水位高出橋面后，橋梁遇到的水力條件一般并不比水位與橋面齊平時(shí)更為不利。因此，在進(jìn)行橋梁水文、水力設(shè)計(jì)時(shí)，如果將洪水與橋面齊平時(shí)的水力條件考慮進(jìn)去，則橋梁在任何大小洪水條件下的安全就得到了保證，橋梁就可免于水毀。這樣橋梁采用什么樣的洪水頻率設(shè)計(jì)就不是為了保證橋梁的安全，而屬于經(jīng)濟(jì)上的考慮，即：考慮橋梁在其經(jīng)濟(jì)使用年限內(nèi)，橋梁因漫水中斷交通可能受到的經(jīng)濟(jì)損失與提高設(shè)計(jì)洪水頻率標(biāo)準(zhǔn)減少橋梁漫水經(jīng)濟(jì)損失而增加的建橋投資何者更為經(jīng)濟(jì)合算的問(wèn)題。 就路基而言，目前公路構(gòu)造物中，漿砌片石擋墻用得最多，一方面用來(lái)支撐路基填土以保證路基的必要寬度，同時(shí)又起到防御洪水淘刷路基的作用。擋墻受到洪水沖刷時(shí)在擋墻處產(chǎn)生一種沿墻面向下的下降剪力，使擋墻處出現(xiàn)很大的局部沖刷力和沖刷深度，當(dāng)水流與擋墻正交時(shí)，沖刷最深，水流越大，沖刷也越深。隨著水深的增加，當(dāng)水面與擋墻路面齊平時(shí)，沖刷深度達(dá)到最大值，洪水繼續(xù)上漲漫上路面，擋墻基礎(chǔ)的沖刷深度并不增加。所以，擋墻基礎(chǔ)按水位與路面齊平時(shí)的沖刷深度埋設(shè)，就可達(dá)到安全可靠而免于水毀?；蛘卟捎枚位蜚U絲籠的保護(hù)，這時(shí)，擋墻基礎(chǔ)可以埋得很淺，在河床下有一安全深度即可，不作沖刷計(jì)算。丁壩可采用漫水丁壩，壩頭沖刷在水位與壩頂齊平時(shí)達(dá)到最大值，按此設(shè)計(jì)修建的路基沖刷防護(hù)構(gòu)造物群，也同樣可以在任何大小的洪水條件下達(dá)到安全可靠。 從上述可以看出，只要我們?cè)谛陆ü返目睖y(cè)設(shè)計(jì)和已建公路的水毀防治中把水力問(wèn)題處理好，大部分公路水毀可以得到解決，即使遭遇到超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的罕見(jiàn)歷史特大洪水，公路也未必出現(xiàn)更多的水毀。 3. 水毀的具體防治措施3.1路基沉陷的防治 (1)在軟弱地基上修建公路時(shí)，應(yīng)特別注意對(duì)路基進(jìn)行加固，可采用換土法、摻石灰法、石灰樁法等多種加固方法，使路基達(dá)到足夠的強(qiáng)度，滿足設(shè)計(jì)要求。 (2)在進(jìn)行路基設(shè)計(jì)時(shí)，切不可用透水性不同的土無(wú)序填筑，要采用級(jí)配良好的砂性土等填筑路基，當(dāng)確需用透水性不同的土填筑路基時(shí)，應(yīng)將透水性強(qiáng)的土填筑路基下層，透水性不強(qiáng)的土填筑路基上層。 (3)沿河路堤、河灘路和橋頭引道等長(zhǎng)期浸水路基要設(shè)置堤岸、護(hù)坡等防護(hù)措施。 (4)路基邊溝縱坡不小于05，單向排水長(zhǎng)度不宜超過(guò)500m，應(yīng)分段設(shè)排水溝、涵洞將水引出路基，以免水積聚在邊溝內(nèi)而下滲，影響路基穩(wěn)定。 (5)在地下水位淺的路段，應(yīng)鋪設(shè)砂(礫)墊層以阻斷毛細(xì)水上升，以免影響路基路面穩(wěn)定，路面基層宜采用水泥穩(wěn)定土類、二灰穩(wěn)定碎石類以提高路基路面水浸穩(wěn)定性，并具有足夠的強(qiáng)度，面層宜采用密實(shí)型路面結(jié)構(gòu)以防止雨水下滲。 3.2路基坍塌的防治 (1)路基坍塌多見(jiàn)于山區(qū)公路，因此在公路選線時(shí)應(yīng)避免經(jīng)過(guò)地質(zhì)水文不良地段，盡量采用臺(tái)口式路基以減少路基外側(cè)填方。 (2)路塹必須設(shè)置邊溝，對(duì)于較長(zhǎng)的路塹必須設(shè)置合理的縱坡，當(dāng)縱坡較大，且有沖刷可能時(shí)，應(yīng)加固加深或改用跌水與急流槽等設(shè)施。路塹挖方上側(cè)距離挖方坡口5m外應(yīng)設(shè)置一道或多道截水溝，以使地表水匯入截水溝引到排水溝或涵洞排出。 (3)對(duì)于開(kāi)挖段或半填半挖段，兩側(cè)山體坡度必須開(kāi)挖到位，必要時(shí)設(shè)置合理碎落臺(tái)，對(duì)于地質(zhì)不良路段，應(yīng)采用噴鋪、或防護(hù)工程、或生物固化來(lái)加固，防止山體滑坡或泥石流。 3.3橋涵破壞的防治 (1)對(duì)于山區(qū)沿溪線公路，一般應(yīng)每隔300m設(shè)置一道涵洞，通常要設(shè)置在凹凸曲線頂部和縱坡的陡緩變坡處，穿越村莊路段為排除村莊地面排水也應(yīng)設(shè)置涵洞。涵洞應(yīng)設(shè)置直徑不小于100cm的鋼筋混凝土管涵或墻身高不小于100cm的鋼筋混凝土板涵或石拱涵。對(duì)于山區(qū)公路，涵洞不僅排水而且輸沙，如果孔徑太小，流沙及雜物堵塞涵洞后，人工難以進(jìn)入清淤，使涵洞排水功能減弱，一旦山洪暴發(fā)，涵洞極易被沖毀。 (2)涵洞進(jìn)水口應(yīng)漿砌一段片石鋪砌，當(dāng)涵前排水溝縱坡較大時(shí)，應(yīng)建急流槽或跌水等構(gòu)造物以減緩流速。 (3)所建橋梁除保證橋梁安全外，還應(yīng)根據(jù)水流情況修建導(dǎo)流壩等調(diào)治構(gòu)造物，以保證橋梁在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)不被沖毀。 (4)對(duì)于橋基已被淘空的橋梁，應(yīng)立即用混凝土填筑橋基淘空部分，然后采取現(xiàn)澆鋼筋混凝土加固橋基，在橋梁上游修建合適的導(dǎo)流壩、丁壩等調(diào)治構(gòu)造物，使水流均勻流暢地通過(guò)橋孔。 (5)加強(qiáng)橋涵的日常養(yǎng)護(hù)，保持橋涵排水最好狀態(tài)。 3.4防護(hù)工程與加固工程損壞的防治 (1)防護(hù)與加固工程在地段為軟弱的地基時(shí)，要采用換土或砂礫、碎石、灰土等進(jìn)行填筑。 (2)防護(hù)與加固工程基礎(chǔ)埋深，對(duì)于無(wú)沖刷地基，應(yīng)在天然地基以下至少1m，對(duì)于有沖刷地基，應(yīng)在沖刷線下至少1m。 (3)擋土墻應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施，以疏干墻后填料中的水份，防止墻后積水致使墻身受到額外的靜水壓力，減少季節(jié)性冰凍地區(qū)填料的凍脹壓力，清除粘土填料浸水的膨脹壓力。 (4)路塹擋土墻后地面應(yīng)做好排水處理，設(shè)置排水溝，必要時(shí)夯實(shí)地表土以減少雨水和地面水下滲，而墻趾前的邊溝則應(yīng)予以鋪砌加固，以防邊溝水滲入基礎(chǔ)。 (5)漿砌塊(片)石墻身，泄水孔尺寸可為5cm10cm、10cm10cm、15cm20cm或直徑為510cm圓孔，視泄水量大小而定。泄水孔的間距一般為23m，上下泄水孔宜錯(cuò)開(kāi)布置，下排泄水孔的出口應(yīng)高于地面。若為路塹墻，出水口應(yīng)高出邊溝水位03m，若為浸水擋土墻應(yīng)設(shè)在常水位以上0.3m。 (6)沿河路堤設(shè)置擋墻時(shí)，應(yīng)結(jié)合河流情況布置，注意設(shè)墻后仍要保持水流順暢，不要擠壓河道，引起局部沖刷。 另外，要加強(qiáng)公路水毀的預(yù)防工作，預(yù)防工作搞好了，水毀就會(huì)減少，水毀搶險(xiǎn)自然也就會(huì)隨之減少，所以水毀預(yù)防和搶險(xiǎn)之間有互為消長(zhǎng)的關(guān)系，這就說(shuō)明了“防重于搶”的重要性及其經(jīng)濟(jì)效益