山区公路沿河路基稳定性分析与防护方案

徐东琦

(四川省交通勘察设计研究院有限公司， 四川 成都 610017)

0 前 言

近年来，我国在公路建设方面的规模不断加大，为了建成地区公路网，完善公路体系，建设在山区中的公路也越来越多。在此背景之下，一方面让人们的出行条件得到了很大的提升，另一方面也对公路建设带来了新的问题：在山区公路建设过程中，为规避长大纵坡和陡峭、松散的边坡，路线选线时常沿平缓的河谷地区布设，但在沿河公路在建成以后，路基填方或防护工程常常受河水浸泡、河流侧蚀及地下水渗流破坏等问题，影响路基稳定性。所以对于沿河路段的路基，必须要合理设计，确保其稳定性符合相关要求。本文将重点就此展开探讨和分析。

1 山区沿河公路特点

山区地形复杂，沟谷深切，但山脉走向和水系分布却很清晰，这也为山区公路的路线布设提供了依据。因此，山区公路大多依山傍水而建，多体现为沿河线、山腰线、越岭线和山脊线。

其中沿河线主要布设于山谷地带，该地区内天然河流多具有弯曲的特点，使得两岸台地受侧蚀作用明显，即台地较窄，所以沿河公路多采用沿河滩填筑或半填半挖的形式，将路基外侧作为河流的堤岸。这样的公路形式不可避免地压缩河道的过水断面，路基侧更容易受到冲刷侵蚀，从而造成路基失稳。

2 山区公路沿河路基稳定性分析

山区沿河公路路基失稳是众多因素的综合作用结果，其涉及区域地形地貌、地质构造、水文气象条件、河流和公路之间的关系等。找出导致路基变形失稳的控制性因素并明确该因素在路基失稳过程中的作用方式，是建立稳定性评价和确定设计防治方案的基础。

2.1 影响山区沿河公路路基稳定性的因素

事实上，造成山区沿河公路路基失稳的因素有很多，每个因素的作用不尽相同，根据作用因素的来源可以将其分为内部因素和外部因素两大类。

所谓内部因素，主要指的是公路设计与建设自身的因素，比如设计参数、材料选择、施工质量等；所谓外部因素，主要指的是与公路本身无关的因素，诸如地质条件、气候条件、降水特征等，这些外部因素属于自然条件，是人力无法控制的。当然，任何一段路基真正发生失稳，必然不是某一种原因造成的，而是多种因素综合在一起形成的结果，所以一段路基的失稳是与各方面的因素都有密切的关系。但是，山区公路建设本身就受诸多限制，在其特殊地理条件下，公路选线就存在诸多困难，山区公路中最常见的沿河线也因为所处地区河流冲蚀力往往较强，进而对路基造成严重的威胁[1]。

山区环境下，公路排水状况相对不够理想，所以在雨季来临的时候，一旦遇到暴雨，地下水位急剧升高，渗流让整个路基处于浸泡之中，其对路基造成严重的影响；再加上暴雨往往加大了河流冲击力，所以破坏力会进一步增强[2]。据不完全统计，超过90%的路基失稳都能发现水的影响。这里的水不仅指河水，也包含地下水及降雨。河水能直接影响路基稳定，同时也能通过影响地下水水位的高低来间接地影响路基稳定；而降雨是通过改变地下水水位或河水水位来影响路基稳定。因此，对于沿河公路的路基，河水冲刷和地下水作用是影响沿河路基稳定性的最主要的两个外部因素。

2.2 沿河路基失稳破坏模式

2.2.1 沿河路基失稳模式

山区公路沿河路基在使用过程中，路基主要的由水引起的失稳有以下的几种：①路基边坡在长时间受河水顶冲、淘蚀的情况下，路基坡脚填料流失，坡脚掏空，同时路基长时间承受车辆荷载，出现部分坍塌使自身的负荷能力进一步降低，进而造成路基边坡整体失稳；②山区公路所处地的地下水、地表水渗入路基，使地下水位处于较高的水平，这样长时间的高水位不仅降低了路基土体的力学参数，而且增大了路基临河支挡工程墙背的静水压力，在长时间作用下有可能导致部分路基出现局部失稳；③强降雨时，路基地下水位急剧上升，降雨结束后水位迅速下降，若水力坡度达到一定值时，此时产生的动水压力将路基土体内的细小颗粒带走，形成路基内部空洞，使路基土体结构疏松、力学性质下降，即路基稳定性降低[3]。

2.2.2 沿河路基失稳后破坏形式

就沿河公路路基失稳破坏形式来看，常见的为整体滑移破坏、边坡崩塌破坏、支挡结构物破坏，如图1所示。

图1 路径破坏的三种形式

山区公路沿河路基的第一种破坏形式，就是整体滑移破坏(见图2)，这也是严重程度最大的一种形式。路基土体在河水和地下水的共同浸泡作用下，随着水分含量越来越高，抗剪强度越来越弱，土体力学性质下降，最后在动水压力的作用下，形成贯通的滑移面，从而使路基发生变形失稳乃至滑坡。路基一旦出现整体滑移破坏，会直接造成路基本功能的丧失，所以这也是我们必须要提前预防的一种破坏形式。

第二种破坏形式是边坡崩塌(见图3)。这种破坏形式一般都不是突然发生，而是持续缓慢发展形成的。往往是由于边坡距离河岸太近，持续受到河水冲刷、侧蚀作用，进而造成坡脚软化或路基填料流失，长期下来就会导致临河边坡下缘变形或出现凹腔，到一定程度后就会出现边坡坍塌破坏。

第三种破坏形式是支挡结构物破坏(见图4)，常见的有倾覆破坏、整体剪切破坏以及管涌、地基承载力不足、淘蚀造成的基础下沉。临河支挡结构长时间受水流冲刷，基础土体疏松，当地下水位上升，墙背静水压力增大时，或支挡物在无法承担上负荷载以后，就会出现下沉断裂或者坍塌，进而对路基造成破坏。

3 山区公路沿河路基防护方案

3.1 沿河路基防护处治原则

在沿河公路路基灾害防治时应遵循“预防为主、防治结合”的思想，贯彻科学的理念和技术，设计方案符合客观规律，整体处治措施依照可持续发展的原则。

对于山区公路沿河路段来说，这种特殊的地理环境决定了其必然难以隔离公路与水的关系，所以必须要慎重、合理地应对水带来的各种不利影响。具体来说就是总结和掌握山区河流的相关特性，了解山区雨水对河岸、路基的破坏规律，并明确水在路基失稳过程中的作用方式，从而针对性地做好防护和治理。

比如，处治河流对路基边坡的冲刷侵蚀时，不仅要防治水流对边坡的冲刷，还应防治河流顶冲支挡工程时形成的“下降水流”对基础的淘蚀；又如，处治地下水变化引起的渗透变形时，不仅需要防治河流水位上升时引起的水分由河道向路基内侧渗流的情况，还需要防治河流水位骤降时引起的水分由路基内侧向河道渗流的情况。

在沿河公路路基灾害防治时，应保证合理且有效的设计方案，并且务必要杜绝各种施工问题造成的安全隐患。对于设计，在设计方案中不仅要考虑“堵”，同时也需要考虑“疏”，即防治措施因地制宜、防治结合；对于施工，其所用的各种材料务必要确保质量满足设计要求，同时使用的施工技术必须要符合实际施工需求，并采用标准施工工法。另外，对路基务必要做好养护作业，并保证路段具有良好的排水性。

3.2 沿河路基设计方案

对于沿河路基设计，即防止水对路基产生不利影响的设计。按照处治设计方案的作用，一般可分为两种形式：直接防护、间接防护，有时也会根据现场特点两者混合使用。

3.2.1 直接防护

在直接防治河流冲刷路基边坡时，选用合适防水材料直接覆盖在路基边坡上，以此来增强路基抵抗水流侵蚀的能力。当河流流量小或者水位低时，常采用植被护坡、抛石护坡以及混凝土护脚；当河流流量大或者水位高时，常采用铺砌护坡和修筑挡土墙等方式，若水流下切明显，还可结合防冲墙及护坦进行处治。

在直接防治地下水位变化引起的路基内渗流时，主要采用阻断渗透水来源的方式，即切断地基透水层，从而解决渗流影响。当需要防治河道水分向路基内侧渗流时，常在上游修筑混凝土防渗墙；当需要防治路基土体内正常含水向河道渗流时，一般使用防冲墙及防渗土工布联合处治。

3.2.2 间接防护

在间接防治河流冲刷路基边坡时，通过改变水流性质、减轻水流对路基的作用，来达到保护路基边坡的效果。常采用丁坝或丁坝群的方式。

在间接防治地下水位变化引起的路基内渗流时，主要采用减弱渗透水的动水压力的方式，即保护路基细粒填料不被渗透水带走。常采用的方式为：在渗流溢出部位铺设满足要求的反滤层，反滤层一般为级配均匀的砂砾石。

4 结 语

综上所述，山区公路沿河路段有其固有的特殊性，所以在设计过程中务必要慎重分析其稳定性并针对性地设计处治方案。在做好路基边坡防护的同时加强防渗、排水的设计，同时运用多种方式展开防护。只有这样，才能最有效地保护公路路基不受损坏，保障公路的运营安全。

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