沿河路基防护结构文献综述

樊维

摘 要：关于沿河公路的路基防护结构存在很多种类。对于沿河公路路基的防护形式、作用机理、结构设计及施工工艺，国内外学者都已进行了大量的研究。本文对山区公路沿河路基的防护形式、防护结构及其在工程上的应用等进行总结与分析，同时阐述防护结构的主要病害及其对应的处置措施。

关键词：沿河公路路基；防护结构；主要病害

0 引言

山区公路多沿河布线，沿河公路路基多数为半填半挖的路基，山区路基水毁分挖方边坡和填方边坡水毁其中，沿河填方边坡的坍塌是公路水毁最常见形式。而河流对路基的冲刷作用又分为两种：坡面冲刷和坡角冲刷。坡面冲刷可采用适当的抗冲材料铺筑坡面；坡脚冲刷则导致边坡坍塌，被水流冲走后会加速边坡的失稳破坏。

我国每年因公路水毁造成的经济损失高达上百亿，因此，路基防护成为山区沿河公路建设的重要环节。如何根据沿河公路地质地貌情况选取合适的防护结构类型及设计则备受关注。国内外学者在沿河公路路基防护的结构形式、设计、以及防护机理方面，进行了大量的研究。本文较为系统的阐述了国内外关于沿河路基防护结构的主要形式。

1 沿河路基防护结构

我国沿河路基防护结构的形式有很多，简要介绍植物防护、砌石或混凝土护坡、护坦、抛石、石笼、浸水挡土墙、水工模袋、丁坝、顺坝等9种常见防护形式。高东光教授[1]对沿河路基防护工程的结构进行了大量的研究，按其结构和作用分为两大类：直接防护，加固坡脚或基础，提高其抗冲刷能力，对山区峡谷、弯道水流较为适宜；间接防护，改变河道水流结构。上述两类防护工程再配合生物防护，如河滩、沿岸植树造林、植草护坡以及其他环境保护措施等，将受到积极的防护效果和环境效果。以下为国内外比较常见的沿河路基防护结构。

1.1 抛石护坡

抛石护坡是最常用的柔性边坡加固结构，其最大优点是适应水下变形能力很强，使用的石块级配配合、大小适当且细心抛置时效果很好。主要用于沿河路基边坡、丁坝及桥梁墩台等基础和坡脚的冲刷防护，有时也会在洪水对边坡和建筑物基础冲刷、掏蚀的情况下用于抢险。采用抛石护坡时在洪水来临前抛置好。若河床枯水时为干河，可进行人工挖基，尽量将石块抛置到最后的稳定位置上。如要对易冲刷的砂质和淤泥质坡面进行抛石加固时，应在抛石面下铺设级配良好的反滤层。

1.2 浆砌片石防护

浆砌片石是国内外最常见的两种沿河路基防护结构，常用于坡度较坦（坦于1：1）的沿河公路，水流流速较大（4m/s～6m/s）或波浪较大及可能有流水、漂浮物冲击的坡面冲刷防护。浆砌片石挡土墙能抵御坡面洪水冲刷，又能承受墙后土压力，属于重力式挡土墙[2]。挖方边坡和填方边坡都可使用。但是能否保证其整体稳定性、低于洪水坡脚冲刷而不坍塌，则由它们是否具有适宜的基础来决定[3]。

1.3 护坦防护

护坦是公路工程的一种浅基防护结构，是一种对于防护结构的基础进行的优化，配置埋置于床面以下的护坦。延壁螺旋流沿壁面向前下方发展，达到床面并带走坡脚泥沙，形成泥沙同时露出坦护顶面。此过程中水深增大，流速减小，水流动能有所消耗。当沿护坦顶面流到下流到达护坦顶板的外缘处时会形成次生螺旋流，其直接作用于床面的能量很小，冲刷作用大为削弱，起到坡脚防护作用[4]。常见刚性护坦一般以浆砌片石为主，柔性护坦结构一般为抛石、石笼、混凝土板块、潜坝、及石床等[5]。

1.4 石笼防护

作为一种新型的路基防护形式，石笼结构是将蜂巢网片组装为箱笼，并将块石装入箱笼中成成一体，用来支挡路基边坡的结构。石笼结构整体性强，透水性好，对场地、交通运输和工人技术等条件要求较低，且大部分建筑材料可就地取材，工程造价较低，施工速度快，与此同时，其自身的柔性对地基变形具有较好的适应能力，特别适宜在山区公路损毁抢修中推广应用[6]。石笼挡墙是一种生态防护结构，植物可以利用石笼内填石空隙生长，也可以通过预埋藤蔓枝条等达到绿化效果，与自然和谐统一。

1.5 土工织物及土工合成材料防护

土工织物铺设在护岸混凝土块下，作为防冲刷保护层，具有排水、反滤、分隔和加劲等良好的力学性能和透水性，适用于路基直线防护。沿河路基冲刷防护可用土工织物作过滤体，还可采用土工织物软体沉排、土工模袋等防护边坡和坡脚。国内外土工合成材料护岸形式主要有以下几种：土工织物软排体、土工模袋混凝土面板、土工网及土工网或土工格栅石笼等。现在常用的原材料在性能上存在一定缺陷，应进一步研制具有良好的抗腐蚀、抗老化、低蠕变性的原材料，以满足不同环境的需要[7]。

1.6 丁坝及丁坝群防护

丁坝对河岸的防护主要改变河流水流结构，使水流偏离被防护的河岸或将冲刷段变成淤积段，依靠坝后回流区的减速和淤沙达到防护的目的。若一个丁坝不足以防护整段路基时，常采用多个丁坝组成丁坝群来防护，以达到预期效果。有时采用单一的防护形式很难达到满意的效果，需采用不同的防护形式合理配合。

2 防护结构病害

以上的几种主要防护结构已广泛应用在实际工程中，并在防护岸坡的稳定性方面取得一定效果。而由于路基所处环境的复杂性，很多地区防护结构会发生不同程度破坏。李玉璋，孙万寿[8]等总结了防护结构的主要病害及其成因机制，并提出防护结构应该做出的优化和完善。

山区公路防护结构的主要病害主要有倾覆破坏、整体破坏、基础冲刷掏空、滑动破坏、管涌破坏、泄水孔堵塞、勾缝砂浆脱落、墙背填土沉陷变形以及沉降缝、伸缩缝破损变形等9大主要病害。究其病害成因机制，则包括以下六种：1、基础承载力不足；2、排水不畅；3、地质情况未勘察清楚；4、河（库）水位变化时的作用；5、设计、施工不完善；6、养护不及时。其中很多都可以通过现有技术使情况得到改善，而基础承载力不足中由于冲刷淘蚀导致挡土墙过度倾斜以及倾覆这种病害，应通过对冲刷淘蚀过程中水流结构的较全面的认識，结合对防护结构的优化完善得到解决。

参考文献

[1]高冬光.公路与桥梁水毁防治[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]赵桂昌等.沿河公路路基水毁特点及其工程防护措施[J].山东交通学院学报，2004， 12（4）：15-18.

[3]张义青.河弯冲刷与护坦基脚减冲的研究[J].西安公路交通大学学报，1998，18（3）：42-44.

[4]康荣良，钟庆华. 用柔性混凝土河床护坦加固沿河路基挡墙基础[J].铁道建筑， 2004， （5）： 41-42.

[5]蒋焕章.公路水毁防治技术[M].北京： 人民交通出版社，1993.

[6]丁华，阎宗岭，陈赞.石笼挡护结构在震后都汶公路抢修中的应用[J].路基工程， 2011， 3： 192-194.

[7]王操，邱俊.沿河路基防护技术研究综述-沿河路基防护形式及其工程应用[J].交通标准化， 2009， No.205：101-104.

[8]李玉璋，张万寿.山区公路沿河路基防护结构主要病害及处置对策[J].青海科技， 2009，4：90-94.