新疆克州公路水毁成因及其防治措施

艾力阿不来提

新疆克州公路水毁成因及其防治措施

艾力阿不来提

结合多年的公路养护经验,介绍了新疆克州公路沿河路基冲毁、路基滑坡、山体塌方、泥石流掩埋、路基防护与加固工程冲毁、桥涵构造物冲毁 6种水毁病害的成因,并提出了相应的防治措施,以期为其他公路水毁治理提供指导。

公路水毁,成因,防治

新疆克州降雨强度大,历时短,汇流快,植被少,破坏力强,特别是 2010年克州地区遭受了百年不遇的特大洪水灾害,造成各条线路水毁灾害频繁发生。例如 9月 17日 ～24日连续强降雨,导致了 S306线 K 430～K436冲毁涵洞 1道,冲毁路基土方 2万 m3,冲毁沥青路面 1万 m2,浆砌防护 5 094m3;K 196～K197发生严重石塌方,阻塞交通,塌方为 10万m3。本文结合作者多年的公路养护工作经验,介绍了新疆克州公路各类水毁病害发生的原因,并提出了相应的防治措施。

1 克州公路水毁的类型与成因

纵观近几年克州公路水毁病害,归纳起来主要表现为沿河路基冲毁、路基滑坡、山体塌方、泥石流掩埋、路基防护与加固工程冲毁、桥涵构造物冲毁 6种类型。

1.1 沿河路基冲毁

沿河路基冲毁是指路基经过河流冲刷而发生的整体或局部冲毁。路基冲毁病害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。形成路基冲毁病害的主要原因有：1)沿河路基排水设施不完善,河流变迁不规律,预防难度大,路基极易受到冲刷;2)半填半挖路基因地质条件差,遇水软化,路基边坡土质松软、坡度过陡,纵向排水设施与路基护坡防护工程不完善。

1.2 路基滑坡

路基滑坡是指路基边坡在自重和荷载作用下发生滑移,从而致使路基发生整体或局部滑移破坏。路基滑坡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。形成路基滑坡的主要原因是由于路基边坡土质松软、坡度过陡,所以当雨水渗入后在自重和荷载作用下发生滑移病害。

1.3 山体塌方

山体塌方是指较陡斜坡上的岩石或土体在重力作用下突然脱离山体发生崩落或滚动,并堆积在坡脚或沟谷的现象。大小不等,零乱无序的岩块或土块呈锥状堆积在坡脚的堆积物称崩积物,也可称为岩堆或倒石堆。形成山体坍塌的主要原因是：1)由于雨水的渗入,使山体覆盖层与山体岩层的粘结面摩擦力减小,部分覆盖层失去了平衡,从而致使深挖路段边坡滑塌;2)在路基改造过程中,由于爆破时的震动,致使岩石的岩层发生裂缝,但又未采取任何防护措施。当雨水渗入岩层裂缝后,岩层失去平衡而产生山体塌方;3)由于人为的开挖取土不当,导致渗入土体的大量雨水破坏了颗粒间的粘聚力,从而增加土体自重发生塌方。

1.4 泥石流掩埋

泥石流是指因暴雨或其他自然灾害引发山体滑坡而形成的携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快,流量大,物质容量大和破坏力强等特点。泥石流掩埋就是在易发生泥石流的山区或沟谷深壑地段,公路被泥石流冲毁并掩埋的病害。形成泥石流掩埋病害的主要原因是：1)公路处于陡峻并便于集水、集物的地段;2)公路旁边的山体有丰富的松散物质;3)短时间内有大量的水源,如连续暴雨等。

1.5 路基防护与加固工程冲毁

路基防护与加固工程冲毁是指挡土墙、截水坝等防护与加固工程在不断受到水流冲刷下,其基础失稳,产生滑移、鼓肚等破坏病害。产生路基防护与加固工程冲毁病害的主要原因有：

1)加固工程的地基不良或基础埋置深度不够;

2)位置选择不合理,如因挤压河道而造成局部冲刷;

3)洪水位置调查欠缺、结构形式不合理,从而造成冲毁。

1.6 桥涵构造物冲毁

桥涵构造物冲毁是指在山洪暴发情况下,洪水冲刷淘空桥基,致使桥涵失稳或开裂等损坏病害。形成桥涵构造物冲毁的主要原因是：

1)涵洞位置设置不合理,孔径偏小,进口截水设施不完善,进出口淤高,发生堵塞,满足不了排洪要求;

2)桥位选择不当,河床变化较快,水流偏差较大,极易发生冲刷,进而影响桥梁基础及墩台的稳定性。

2 克州公路水毁的防治措施

2.1 沿河路基冲毁的防治

为防止沿河路段路基受到较严重的冲刷,应加强洪水预防工作。对于因河流变迁不规律而造成路基较严重冲刷的路段,建议设计透水丁坝、铁丝笼丁坝、木质三脚架等改变河流方向设施,如托什干河边的 S306线公路路基经常被洪水冲刷,后设计了透水丁坝,效果非常好;Z611线边防公路 K 21+400～K 21+480路段路基被洪水冲毁,在抢险过程中用木质三脚架和铁丝笼丁坝,有效控制了路基冲毁。同时选好线位也是预防沿河路段路基冲毁的重要措施。山区公路在道路选线时尽量避免地质和水文不良地带,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。再者,沿河路段边坡应设挡土墙。

2.2 路基滑坡的防治

首先是选好线位。路基滑坡多见于山区公路。由于山区公路受地形条件的限制,不少路段或填或挖,所以在道路选线时要尽量避免地质和水文不良地带,对陡峻山坡上的半路堑,路中心线宜向内移动,并尽量采用台口式路基以减少路基外侧填方。

其次是设置排水系统。对于路堑路段必须设置边沟、合理的纵坡,避免水渗入路基加固处理。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。需排水处的边坡应设计排水槽。例如 S306线K 211+300处发生路基滑坡是因为边坡排水设施不完善而发生的,所以现在该处坡脚下设置挡土墙及边坡排水设施,效果较好。

2.3 山体塌方的防治

对于仅在雨后才有坠石、剥落和小型崩塌的地段,可在坡脚或半坡上设置拦截构筑物,如设置落石平台和落石槽以停积崩塌物质;修建挡石墙以拦坠石;利用废钢轨、钢钎及钢丝等编制钢轨或钢钎棚栏来拦截。对坡体中的裂隙、缝、空洞,可用片石填补空洞,水泥砂浆勾缝等以防止裂隙、缝、洞的进一步发展。在危石孤石凸出的山嘴以及坡体风化破碎的地段,采用刷坡技术放缓边坡。在易风化剥落的边坡地段修建护墙,对缓坡进行水泥护坡处理等。例如 S309线 K64+200～K 64+400塌方多发路段,现上坡进行刷坡、设计路堑挡土墙处理,目前效果良好。

2.4 泥石流掩埋的防治

路段在泥石流沟上方时,可以修筑桥梁、涵洞跨越避险工程,这样即使遇到明洞和渡槽等穿越工程,使泥石流从上方排泄,下方交通不受影响。

对泥石流地区的桥梁、路基及重要工程设施修筑护坡、挡墙、顺坝和丁坝等防护工程,从而抵御泥石流的冲刷、冲击、侧蚀和淤埋等危害。修筑导流堤、急流槽、束流堤等排导工程,改善泥石流流势、增大桥梁等建筑物的排泄能力。修筑拦砂坝、固床坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等拦挡工程,控制泥石流的固体物质和雨洪径流,削弱泥石流的流量、下泄量和能量,以减缓泥石流的冲刷、撞击和淤埋等危害。

2.5 路基防护工程与加固工程冲毁的防治

对防护与加固工程的地基为软弱土层时,可采用换土或砂砾、碎石、灰土等进行填筑,保证足够的基底应力。对防护与加固工程基础埋深满足实地地基情况时,可以考虑新疆洪水的特性而采取增大基础埋深深度指标,处理基础与坡面连接处并收集水文资料,控制好防护工程高度。结合河流实际情况设置挡墙,不要挤压河道,引起局部冲刷,特别注意设置挡墙后仍要保持水流顺畅。

2.6 桥涵破坏的防治

涵洞不仅起到排水的作用,而且还起到输沙的作用。如果涵洞的孔径过小,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。因此,对于山区沿溪线公路,一般应每隔 300m设置一道涵洞。涵洞进水口应浆砌一段片石铺砌,当涵前排水沟纵坡较大时,应建急流槽或跌水等构造物以减缓流速。

所建桥梁除保证桥梁安全外,还应根据水流情况修建导流坝等调治构造物,以保证桥梁在设计洪水位时不被冲毁。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。加强桥涵的日常养护,保持桥涵排水最好状态。

3 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、施工和养护等方面十分重视预防水毁,公路水毁灾害将会得到有效控制,及时启动人力、物力、机械进行抢险,用科学合理的技术方案抢修或恢复公路,水毁损失也将会大大减少。

[1]JTG D 30-2004,公路路基设计规范[S].

[2]李 莉.浅谈公路水毁的成因与防治[J].公路,2004(5)：21-24.

On reasons for water damage on Kezhou road in Xinjiang and its preventionmeasures

A ili Abu laiti

Combining with many-year roadmaintenance experience,the paper introduces the reasons for the water damage diseases along Kezhou road in Xinjiang,that is the damageat roadbed,the slidingof roadbed,themountainous collapses,theburial ofmudslide,the damageof roadbed protection and intensification projects,and the ones of bridge components,and points out respective preventionmeasures,so as to p rovide the direction for the water damage treatment on other roads.

road water damage,reasons,prevention

U 418

A

1009-6825(2011)03-0133-02

2010-09-27

艾力阿不来提(1977-),男,工程师,新疆阿图什公路总段,新疆 阿图什 845350