杨光大
(湖南省益阳公路桥梁建设有限公司,湖南 益阳 413000)
受到山区地形的限制,山区公路附近往往会有河流湖泊,路基一侧靠近河滩,水流长时间冲刷路基、边坡等公路结构,导致路基土壤流失严重,最终导致路基沉降、变形、坍塌。加上洪涝、暴雨等灾害的影响,山区公路路基损坏可能性大大增加,不仅影响公路正常使用,而且会威胁到车辆、行人的安全。
路基水毁防治应该以预防为主,防治结合,尽可能控制水毁灾害的发生。
1.1 规划原则。1.1.1 山区公路水毁防治的线位选择原则:在选择线位置时,最基本的原则是避开灾害风险较高的路段;1.1.2 公路与周围环境融合:在山区公路工程施工设计阶段,需要做好周围环境勘查,全面了解当地的的水文、气象和地质情况。应合理设计公路走向,以最大程度地减少对自然景观的破坏,实现公路与周围环境的融合;1.1.3 综合规划防灾计划:受多种风险因素影响,山区公路路基水毁风险较高,应综合考虑多种因素的影响,从整体出发规划山区公路路基水毁防治计划。
1.2 设计原则。第一,设计合理的公路路线方案,不但能有效提高施工质量,降低工施工难度和施工成本,还可以最大限度地降低路基水毁风险;第二,公路建设时,合理设计,适时绕避,降低路基水毁灾害发生的可行性,显得十分重要。1.2.1 详细勘察地质情况。1.2.1.1 做好施工前地水文、气候、地质情况的勘查是山区公路施工设计的关键环节,也是公路路线选择的基本依据;1.2.1.2 地质勘查的主要内容是深入了解公路工程所在区域的地质情况、公路的大概走向以及水毁灾害隐患等,从宏观上控制对公路质量的不利影响。1.2.2 正确处理公路与水文、地质的关系。1.2.2.1 应尽量避免大范围开挖填筑,综合考虑公路工程所在区域的水文、地质、气候对公路线路的影响,尽量减少公路工程建设对自然环境的破坏;1.2.2.2 遵循公路与周围环境有效融合的原则,避免过量填挖,将路基水毁隐患发生的可行性降到最低。1.2.3 水毁多发地区路线选择原则。1.2.3.1 对水毁多发地区的公路主体进行设计时,要深入分析但当地的环境,应充分考虑当地的经济发展现状;1.2.3.2 确保公路路线在满足施工设计要求的前提下,选择合理的高程、路线,尽量避免工程施工,给周围环节造成的负面影响;1.2.3.3 遵循“因地制宜,堵不如疏”的原则设计公路防护工程,避免强行挡水,确保洪水来临时顺畅泄洪。
1.3 施工原则。1.3.1 对于山区公路来说,雨季大量的降雨会加剧路基水毁。因此,最理想的施工时间是旱季,在旱季抓紧时间施工,是降低路基水毁风险的有效方法;1.3.2 山区公路路基施工是户外施工,施工周期长,岩土长时间暴露在外,不利于路基结构加固,因此必须快速施工,以保证施工质量。
1.4 综合防治原则。1.4.1 综合考虑山区公路路基水毁灾害的形成原因、损害程度、影响范围等多各方面采取最合适的路基水毁防治措施;1.4.2 应该充分重视水毁灾害事前预警、事中处治、事后防护,有效提高水毁灾害防治效果。
由于山区地形、地质条件比较复杂,山区公路多沿河布设,路基一侧成为河岸,按照“先路基,后路面、先抢通、后修复”的原则,达到防灾减灾目的。
2.1 路基缺口抢修措施。2.1.1 如果路基的损毁缺口较浅,积水已经排净,且该区域中有合适的回填材料,如泥土、砾石,则建议就地取材,快速回填,尽快修复。2.1.2 如果损毁缺口区域仍有积水,在有充足的石料的情况下建议用抛石回填的方式修复。2.1.3 如果损毁缺口很长,河流流向明显改变,且流速不低于3m/s,则建议先将新河道淤塞,再修复路基缺口。2.1.4 如果损毁缺口又长又深或缺口处仍有较大水流,此时无法进行填充,需要搭建一个临时桥梁,尽快抢通。
2.2 路基沉陷抢修措施。2.2.1 普通的地面沉降和道路裂缝不会影响抢通,但是如果沉降、裂缝比较严重则有必要适当填充修补。2.2.2 针对裂缝穿透公路、边坡明显不稳定、错台较高的水毁路段,在保持半幅同行的情况下,通过对边坡脚堆砌沙袋、片石,边坡打桩等方式进行结构加固。2.2.3 如果路基出现大面积塌陷,则必须将重新填筑,紧急情况下可以堆砌沙袋抢通。
2.3 路肩挡土墙垮塌抢修措施。2.3.1 如果挡土墙因倒塌而损毁,可以通过堆砌沙袋的方式恢复宽度3m 以上的通行道路。2.3.2如果挡土墙向外倾斜,侧向移动,则可以堆砌沙袋保证半边道路通行,如果挡土墙基础大部分脱空,就必须及时用石材修补。
2.4 路基滑塌抢修措施。2.4.1 路堤坡脚被洪水冲毁,自身失衡导致的边坡滑塌,可通过抛石回填的方式修补。2.4.2 如果路肩开裂且向下错动,可以通过边坡打桩,纵向、横向拉连接杆,加强杆件的稳固和强度进行修补。2.4.3 使用土或片石反压边坡(如图1)。反压时垂直高度取坍塌体高度的二分之一,宽度和坍塌体宽度相等。
图1 抛石反压示意图
2.4.4 如果发现路基背水坡可能坍塌,则必须及时削减上部坡体,降低载荷,同时再坡脚堆砌沙袋或土方加固(如图2),如路基不稳,则要先加固路基。
图2 土袋固基示意图
2.4.5 如果路基已经坍塌,且断面单薄,明显渗水,则建议通过滤水还坡法,加固路基断面(如图3)。先将滑坡体顶部陡坎修正成缓坡,清理掉坡面上的杂物,设置导渗层;同时在坡脚堆砌沙袋加固,再回填砂土,恢复原有路基断面。
图3 滤水还坡示意图
2.5 路基渗水抢修措施
2.5.1 迎水面帮土(如图4):在迎水面堆砌土袋进行帮土,然后铺设土工布阻止水流渗透,迎水面帮土抢修措施适用于水流不急,水不深的路段。
图4 土工膜防渗示意图
2.5.2 反滤层护坡(如图5):如果路堤断面太单薄且渗水明显,或者背水坡度土体过于松散,可以利用反滤层控制水流渗透。具体做法是:先清理干净杂物,再根据过滤层的要求,用反滤材料分层铺设,适当延伸至坡脚。为了保持路堤本身的结构稳定性,要按照中心粗、上下细的原则铺筑。
图5 反滤层护坡示意图
2.5.3 抢修已坍塌的路基:在路基已经坍塌的地段,首先,挖掉已经松动的软土,然后使用秸秆袋填充高渗透性的砂土,从下往上堆砌至超出塌陷表面0.25m。对于严重塌陷的路基可以用草袋装炉渣铺垫在底层,用片石作为护脚,再用袋装砂土回填。
3.1 山区公路往往和河流并行,常见的水毁形式主要有:路面水淹、路基冲刷、防护工程损坏等。相对应的路基水毁工程防护措施有直接防护构造物、间接防护构造物。
3.2 直接防护工程基于路基构筑,适用于高山峡谷区域的路基防护,常见的防护构造物包括挡土墙、边坡防护、边坡植物防护以及路基坡脚和挡土墙基础的护脚工程。如果此类防护构造物被洪水摧毁,会严重影响路基的结构稳定性,是一种被动保护方式。
3.3 间接防护工程主要是指各种类型的导流结构,如丁坝、这种类型的导流防护构造物被洪水损坏局部,对路基的结构稳定性影响较小。
4.1 重视基础资料分析:设计阶段都需要认真做好地质、气象、水文勘查,为比较和选择最佳的公路路线提供基本依据。
4.2 进行联合防灾管理:加强与路基水毁有关的公共宣传力度,逐步提高社会对公路路基水毁灾害的了解程度。开展农业、林业、水利行业等多个行业的联合管理,通过多方协调从根源上杜绝水毁隐患。
4.3 建立路基水毁灾害预警、预测系统:建立健全路基水毁灾害预警、预测系统,对高风险的重要路段进行实时监测。
文章从综合治理角度分析,给出了公路工程建设规划、设计和施工阶段的路基水毁防灾基本原则;根据路基水毁灾害发生过程中出现的紧急水毁情况,制定了快速抢修措施;并针对前述常见路基水毁形式,提出了相应的工程防护措施和非工程防护措施。只有社会对公路路基水毁的重视程度提高,公路路基水毁防治方法不断完善,才能有效降低路基水毁情况,促进山区公路交通的经济和社会效益。