省道S101线公路水毁的成因与防治措施

张 源，施学东

(新疆石河子公路管理局)

省道S101线公路水毁的成因与防治措施

张 源，施学东

(新疆石河子公路管理局)

省道S101线公路全长308 km，四级路有302公路，这些公路设计标准低，缺少必要的防护构造物，不能满足泄洪的需要，抗灾能力先天不足，部分公路是沿溪线，半填半挖工程较多，一遇到暴雨、山洪沿河公路及其防护建筑物就会因洪水冲淘刷而造成路基坍塌、挖方路段边坡塌方和泥石流等灾害。而真正困扰公路养护单位的是经济问题，技术问题和一些人为因素。将从自然因素、非自然因素、设计因素、人为因素和经济因素等方面来分析省道S101线K167～K308段水毁的成因，并针对各种因素提出了相应的防治措施。

公路;水毁;防治措施

1 水毁的成因

1.1 自然因素

(1)边坡塌方形成的原因

省道S101线位于天山山脉，沿线山高沟深，地势陡峻，并且地质结构复杂，断裂发达，属新构造动强烈，地震裂度大的地区，其表面浅层破碎，植被生长不良，坡面侵蚀及风化作用强烈，极易于发生山体边坡塌方。如K173～K175段多处每年春天冬雪融化后和夏秋季下完中量的雨后都会发生风化的岩石边坡塌方，路面上堆积着大量的岩石和泥浆而阻断交通的事，小的几十立方，大的几百立方。

(2)泥石流形成的原因

S101线在地形上多为狭窄而幽深的峡谷，谷壁陡峻，沟床狭窄，纵坡较大，而公路的走向多与河谷相交。松散的固体物质在雨水的浸润作用下，固体物质得以大量充水达到饱和或过饱和状态，物质结构被破坏，磨擦力减小滑动力增大处于塑化状态，雨量大到一定程度后形成暴雨，暴雨夹带着大量的土等固体物质汇入陡峻的河谷，形成突然的短暂的间歇的暴雨泥石流。沿线区域地山区公路发生的泥石流可归纳为以下两种类型。

①稀型泥石流:每年沿线路多有发生。如K174+368处山谷出口的过水路面每年春天冬雪融化后和夏秋季下完暴雨后，路面上都会堆积着大量的泥石而阻断交通的事，小的十几立方，大的几十立方。

②粘性泥石流:水和固体物质凝聚为粘稠的整体，以相同的速度作整体运动堵塞桥涵，挤压河道，抬高河床，致使冲毁路基、路面及防护设施或淤埋路基。如K228+400处一道直径1.5 m的圆管涵就因为泥石流堵塞了涵管而使涵洞报废，后续的泥石流把涵洞出口的急流槽和截水墙全部冲毁，造成了路基坍塌了2/3交通一度中断，养护单位为疏通道路便用装载机挖公路左侧的山体回填到右侧的路基坍塌处，经过数次挖、填，原本是直线段的道路现在已成了半径非常小的左转弯后右转弯的危险路段。

(3)洪水形成的原因

山区春融洪水多发生在每年的4月中旬～5月中旬，秋季暴雨多发生在7～8月份，从范围来看都属于历时短、强度大，总量大类型的暴雨，加上狭窄而幽深的峡谷，谷壁陡峻，沟床狭窄，沟床纵坡大，流域形状便于洪水、泥石流汇集，这样的地理地形最容易激发主流域的大洪水，暴雨致使河水暴涨，在这种暴雨引发的特大洪水的冲击下，沿线与河并行或相交的公路桥梁、涵洞每年都会遭到不同程度的破坏。S101线路基水毁发生的部位大部分处于河道凹岸一侧，正处于山洪的迎水面上，对路基和挡墙冲刷十分严重。如1996年7月金沟河上游遭遇突发性暴雨，各个山沟的洪水夹杂着松散固体物质汇集成了强大的稀性泥石流龙头而冲入金沟河河床，在洪水和泥石流的共同作用下造成河床因淤积而增高，洪水改变了流向，向着金沟河大桥两头的桥头引道冲刷过来，导致两边桥头引道和下游东侧浆砌卵石挡墙和路基全部冲毁。

1.2 非自然因素

(1)原公路建设标准低

S101线公路建于20世纪60年代，属于国防战备公路。由于历史条件限制和主导思想的影响，原公路设计标准偏低，许多沿河岸走路段防护工程设置较少，坡陡弯急，道路狭窄，再者防护工程经过这些年的冲刷，绝大部分工程的基础埋置深度不够，因此经不起洪水的冲刷，基础经多年冲刷外露者较多，而且部分工程皆为浆砌片石结构，近年来，在公路养护中，对已出现的问题虽进行了巩固处理，但还是不能彻底解决存在的问题。

(2)设计因素

修建时工程设计方面不合理是造成水毁的重要原因之一。主要表现在:小桥涵设置不当或孔径偏小，加之涵底坡度平缓，不能通畅排水及输移颗粒泥沙，故堵塞后冲毁路基路面。防护工程缺少冲刷计算，路基工程缺少边坡稳定性，防护支挡工程缺少力学计算，由此造成了相当数量的路基坍塌、挡墙倒塌、桥涵淤塞等问题。如沿线许多涵洞进出口的锥坡、路基护坡都为干砌卵石极不利于水对路基的冲刷。

(3)人为因素

违反自然规律，破坏生态平衡。诸如在公路沿线随意开山采石，盗伐林木和原生态植物，加大了水土流失的程度，使河床断面一再受到压缩，致使水位升高，河道变迁，流速增大，冲刷力增强，沿河公路因这些因素造成的毁坏最多。如1993年7月因暴雨使K203+458处的一孔13 m钢筋混凝土拱桥上部结构及桥头引道和部分路基被冲毁。经调查水毁原因时发现，主要是上游随洪水漂浮下来的树木堵塞了桥孔，阻碍了桥孔泄洪，强大的水压和冲击力最终把拱桥给冲毁了。

(4)养护资金投入不足

由于国家政策的调整，S101线国防公路的性质不再显著，加上这些年重建轻养的管理理念，造成山区公路养护资金紧缺，公路养护投资不足又导致养护单位对疏通河道、清理桥下淤积、清理涵洞进出口堆积物、防护设施的维修等工作做的不彻底。对水毁防治的资金分配仅限于水毁后修复费用，而且每年投资不足，造成因投资限制了修复设计标准，水毁积欠增多，抗灾能力下降，并逐渐陷入恶性循环。

2 防治措施

2.1 洪水的防治措施

(1)清理桥下淤积，根据桥梁上下游的地形在适当的位置修建导流坝。对沿线各大中桥的八字墙、浆砌卵石护坡等防护设施进行维修加固。

(2)清理涵洞进出口的淤积，加固涵洞八字墙、堆坡、截水墙等构造物。

(3)路基路面被洪水冲毁的地段多处在顶冲河段，原公路靠山绕行建在半填半挖或填方路段，而沿河侧护砌较少，未做必要的基础防护和调水设施。防治的措施是通过在修复工程中取顺线形，调治流水方向，靠河侧路基新建护坡、挡土墙等防护工程。如:1997年7月21日的暴雨使K204+420～K240+810段路基护坡被冲毁路面还剩下2.5 m，K203+700～K203+770段路基被冲毁路面还剩下2.7 m。通过外业勘测，在修复K204+420～K204+810段时取顺了线形，调治了流水方向，靠河侧路基新建了380 m护坡、10 m导流坝等防护工程，从而稳固了路基，线形美观顺适，河道流水通畅，抗洪能力增强，路况有了很大的改观。

(4)对原有防护构造物被洪水冲毁的路段，采取在原路基靠河侧恢复挡墙或护坡，并布设堤坝调整流速，形成环流减少冲刷的方法，在河道较窄地段修建防护工程，减少路基边坡对河床断面的压缩，以增大排洪断面面积和增强防洪抗洪抗冲刷能力。对沿线浆砌卵石护坡等防护设施进行维修加固。如1998年在冰沟桥下游右侧修建了38 m浆砌卵石挡土墙，并对冰沟桥的上下游浆砌卵石护坡进行了维修。

2.2 塌方的防治措施

对易塌方的土质公路边坡，采取种植当地耐活的植物，利用植物根系固定表土，或采取上挡下护的防护工程处理。对分化严重的石质边坡，可采取坡面喷浆防护，现阶段治理措施以清除为主，在桥头引道、高路堤和高边坡上种植沙棘等灌木，既防护了边坡，也绿化了公路，经过处理增强了公路的水防洪能力，大大减少了水毁损失。

2.3 泥石流的防治措施

在形成泥石流的山谷中下部位，修建铁丝笼拦挡坝或砌筑石质阶梯抑制泥石流的流速，形成停淤场。在K228+400处修建过水路面或单孔小桥，在没有修建之前治理措施以清除为主。实践证明大型的机械车辆在抢修水毁中作用是不可忽视的，养护部门配备施工机械，增强机械化施工能力，不但能减少阻断时间，而且经济效益也是不可估量的。

2.4 优化水毁修复工程设计

(1)坚持公路的线路和桥涵的防护设计标准。选定沿溪路线时不能过分压缩河床，路线应避开河道和顶冲地段。修建构造时要认真进行水文计算，以决定防护挡墙的高度和基础埋深。

(2)在泥石流易发区，通过泥石流地区的桥涵，其设计流量应考虑泥石流影响而相应加大，并以泥石流的运动状况进行水文计算，一般采取加大孔径不压缩河道一桥跨越的原则。

2.5 加大养护资金的投入

增加养护费用的投入，是根治水毁的先决条件。增加投资可以减少水毁的积欠，变恶性循环为良性循环，提高公路通行能力，最终达到节省投资的目的。

3 结论

水毁防治工作是长期性的任务，要想彻底解决公路水毁问题，就当前来说着重解决的应是技术问题和加大资金投入的问题、工程质量问题，坚持以预防为主结合的原则。通过人为因素的参与，对公路不利的自然条件予以抑制，通过技术引进和合理开发利用，依靠科技进步，增强主动防护意识，在保证合理的工程设计和严格的工程质量管理的前提下进行防护工程实践，公路的防洪抗灾能力将逐年增强，水毁灾害将逐步达到根治的效果。

［1］公路养护技术规范(JTJ073-96)［S］.北京:人民交通出版社.

U416.1

C

1008-3383(2012)08-0050-02

2012-03-07

张源(1973-)，男，新疆石河子市人，主要从事公路养护工程研究。