山区临河公路水毁路基稳定性分析及防治措施

文 / 汪新昕

引言

山区公路长周期经受水流作用导致边坡防护工程、路基等逐渐产生强度衰减及大变形情况，如何科学合理地进行山区公路路基稳定性施工规范标准化是当前关注的焦点。为有效避免路基水毁，笔者认为，需要从以下两个方面进行考虑：首先是确保施工路基区域水体温度的稳定。路基的强度极容易受到周围环境湿温度的影响，结构不稳定因素及路基自身物理特点都会随着湿温度的变化而改变。其次则需要加强路基自身的硬度。山区公路工程在完工运营之后，必将长期承受车辆荷载的冲击，为了确保路基在外在荷载作用下的稳定性，减少过大变形沉降，需要有效提升路基的强硬度，避免路基结构出现失衡缺陷。

一、 山区公路路基水毁形式及特点

山区公路常见的路基水毁形式可分为以下两类：路基一侧水流冲刷淹没作用下，路基产生边坡大变形坍塌，继而出现路基边坡损坏和缺口。如果水毁灾害严重，则会造成路基全幅破坏失稳，如图1（a）（b）（c）所示。护坡设施、挡土墙等防护工程的基础被水流侵蚀冲刷所掏空，路基继而产生坍塌失稳现象，如图1（d）所示。

根据相关路基水毁灾害破坏形式事故的调查分析，山区公路路基水毁具备以下常见的特点：首先是路面发生漫水造成路基水毁。这主要发生在路面设计标高较小，且地面排水设施不完善的路段。河床较浅时，会在汛期产生洪水漫上路面情况。当山区公路穿越过水断面较小的峡谷区段时，床面淤高、上游水位上升等现象都会导致路基路面发生漫水，并且洪水汛期一旦过去，退水急速时，过大的水流流速对路肩路面的冲刷更为严重，造成路基缺口、沉陷等灾害。路基冲刷也可能是河道压缩产生的。在进行山区沿河公路建设时，河流断面被人为侵占或者施工产生的固废任意堆积在河床时，会对河道过水断面造成较大的压缩变形，促使该区域附近的水流产生较大流速，造成严重的路基水毁冲刷灾害。路基水毁多由河湾股流、凹岸冲刷、挑流斜冲和顶冲所造成。其中凹岸水流在离心和重力作用下会产生环流，促使单侧水流挟沙程度加剧，对路基凹岸不断冲刷，路基坡脚被水流淘刷。在一些河流开阔和顺直宽浅区域，水流被一些沙滩和固体障碍分割成为多种相对集中的股流，形成的股流水流速度较大，经常对河岸路基造成乱序冲刷。

二、 山区公路路基水毁原因

山区公路路基水毁的诱发原因相对较多，涉及到气象水文地质环境、路基和河流之间的关系、路基防护措施、路基施工质量、山区公路路线设计标准和行车荷载限制等，不同路基水毁因素相互影响、共同作用，继而表现出来的路基水毁破坏形式也具备较大的差异性。总体可以将路基水毁原因分类为以下四种，即环境、设计、施工、养护管理。当前对于山区公路路基水毁灾害原因分析多从环境、设计两个角度开展。

（一）设计缺陷

山区公路设计需要充分结合当地地形及地质、水文生态环境，公路设计等级标准偏低，且公路路基的设计相关参数没有严格据实论证，极容易造成洪水对公路路基的淹没和强降雨对路基的冲刷，并且在一些高填方和深路堑路段。如果缺少路基、边坡防护结构，则会导致洪水汛期路基抗水毁强度欠缺。公路路基设计中采取的施工材料密实度欠缺或者强度不足、达不到工后1mm/(3d)的施工标准，也会在后续通车运行后造成较大的水毁隐患，当山区公路通车后，就会造成路基的不均匀沉降。此时伴随水流冲刷撞击作用，就会出现路基坍塌、滑移、下沉等危害，路侧的防护工程基础也会出现悬空。另外，在不少山区公路路堑路段，设计中往往不考虑截水沟的设置。这极容易造成山体滑坡和泥石流对公路路面造成堵塞。在高填方路段没有有效设置排水设施，如急流槽数量较少或者位置不恰当，也会导致水毁灾害。在村屯位置处，汛期洪水来临，会造成该区域边沟淤积，排水受阻，长生路面坑槽、翻浆等灾害。

山区公路建设中往往布置了大量跨越式桥梁建筑结构物，且设计路线选取多考虑到地形地质条线的限制、路基土方量和林耕地的占用，集中于沿河岸一侧或者占据部分河道，此时桥梁的布置主要以斜交桥形式为主，难以顺着河道行进方向进行设计，这也会造成路基的冲刷。另外，河道水流也会被斜交桥所堵塞，桥墩的堵水能力随着斜交桥垂直孔径的减小而增大，尤其在一些施工空间受限的区域，设计采取中小跨径或者实体墩台结构的桥梁，河底经过铺砌处理，也会造成水流冲刷阻力能力减小及水位上涌。山区周围生态环境中的灌木随着洪水汛期而漂浮在水流中，致使斜交桥桥孔堵塞，桥梁泄洪量大大减小，引道和路基继而发生水毁。

（二）水流冲刷

山区公路路基建设采取沿河滩填筑、半填半挖形式侵占河道，周围环境的不合理开发利用也导致河道面积的压缩，河道变窄导致水流被拘束，提升了该处的水流流速及冲刷能力；河床地形直接影响了山区水流特点，弯道环流促使凹岸侧的水流流速及挟沙水平提升，凹岸侧路基则不断被水流冲刷导致路基坡脚破面损伤；山区河流开阔段边状沙滩和岛状沙滩多由于泥沙积聚而形成，且集中水流被沙滩分割成多股流速大的水流，泥沙在高速水流作用下具备较大的冲击破坏力，乱序折线运动冲击河岸路基，产生坍塌事故。溪流和支流的规划不合理导致汇入主流时也会造成的流量扩增，继而引发河岸路基的冲刷破坏。水流产生对岸偏移的情况主要是河岸水流遇见巨石、山嘴等突变地形或者激烈凸岸，主流通过长期冲刷形成的河床斜流槽冲向对岸，并且沿着对岸路基坡脚进行下游，此时水流流态混乱，流速较大，冲击猛烈，形成路基的冲刷破坏。

三、 山区公路路基水毁防治技术

（一）路基缺口防治

山区公路水毁路基具备较小的缺口时，且水流已经退去，则可以采取当地既有的碎石、土等填充材料进行临时修复；当路基缺口处存在较多的积水时，则可以采取当地既有供应石料进行抛填片石。该方法主要是不断投抛石至路基缺口处，并且将路基缺口断面逐渐缩小，最后采取石笼或者大片石进行堵口处理。如果现场石料缺乏，则可替换为砂袋。缺口处水流过快则可以将现场较小、质量较轻的石块进行石笼装填，继而采取抛石笼的方式，石笼体积控制在2m-3m，并且以钢丝网进行编制扎结，现场石料装填数量可以根据抛投技术手段确定；如果路基缺口大而长，且河道流速超过5m/s，则可以将河道进行填筑淤死，继而对路基进行有效修复，如果路基水毁且考虑到水流较大而不能进行填筑修复，则需要搭建施工临时便桥。

（二）路基沉陷、滑坍防治

路基沉陷开裂程度较轻的一般路段对车辆通行影响较小，并不需要立刻进行防治处理；路基沉陷开裂程度较为严重的区域则需要进行路基补填；如果裂缝呈现圈状贯通，且错高较大，路基稳定性明显丧失的区域，则需要保持路面半幅的通畅，在受损位置进行坡脚片石砂袋修筑，也可以对失稳路基进行钢管桩打设做应急处理。如果路基出现大面积沉陷，则需要对路基进行重新回填或者砂袋码砌处理。

填方一侧路基被水流冲刷造成强度下降，而出现滑坍事故时，且另外一侧具备较大的行车宽度，则可以进行通车限行，并且针对受损区域进行修复；如果边坡一侧滑坍且存在路基积水，则先采取抛石处理至水面高度，继而上部采取塑料袋装土、炉渣、河砂填筑至原来路基高度；对于路基滑坍，则可以采取土或片石进行边坡反压处理。此时，修筑车辆设备需要在滑坍位置处卸车，将片石直接下放到边坡受损处，片石用量需要根据路基长度和高度来确定，抛石反压高度需要控制在路基滑坍高度的一半左右，宽度则需要尽量和滑坍宽度保持一致。

结语

我国山区公路建设速度规模都在不断扩增，复杂的地质、水文、地形、生态环境等因素严重影响着山区公路路基建设质量，建设单位需要采取标准化规范化施工技术，严格结合当地实际特点进行路基承载强度稳定性的优化，科学延长山区公路的使用耐久性。对于山区公路经受水流冲刷侵蚀造成的一系列灾害，则需要加强路基防护控制，规避安全风险，最终创造良好的公路环境。