沿河傍山公路路基水毁成因及防治技术

毛雪松，郑福森，肖金华，孙朱旭

（长安大学公路学院，陕西西安 710000）

0 引言

公路水毁是指公路沿线的工程设施由于受到水的作用遭到损坏的现象与过程[1]。公路水毁是山区道路的典型病害形式，其发生具有季节性。水毁的发生严重影响道路的营运与安全，从而产生极大的经济损失和安全隐患[2]。沿河傍山公路是一种常见的公路线形，是指路线沿山脚分布，沿着河流修筑的道路，其路基多以半填半挖横断面的形式存在。山区复杂的水文地质条件以及不完备的防护措施，在强降雨等因素诱发下会发生水毁现象，造成交通中断，带来不同程度的经济损失。

水毁是一种常见的路基病害，研究人员对水毁类型划分、水毁机理、防治措施等方面进行了相关研究。付绍俊[3]通过对水毁类型的分析，提出了狭义与广义的水毁概念；金鑫[4]针对山区公路水毁，从气候、人为、地形及设计施工等角度分析了其发生的原因；任利平[5]提出了水毁防治方案，以减少公路路基水毁造成的损失，从而延长公路路基使用寿命。

现有研究主要从水毁的类型和水毁发生机制方面开展研究，本文侧重分析山区沿河傍山公路的水毁。论文基于略阳某沿河傍山路线的调查，在分析其横断面类型的基础上，结合横断面类型对水毁进行分类，结合该区域降雨特征、地质条件、设计和施工等因素分析水毁发生机制；在此基础上，从坡面防护和冲刷防护的角度，提出路基水毁防治建议。本文的研究成果对山区沿河傍山公路预防水毁的发生和防治具有重要价值。

1 略阳实地某沿河傍山公路路基横断面形式

半填半挖路基一般取路中心的高程接近原地面的高程，是路基的典型横断面形式之一，该类断面由一部分挖方和一部分填方组成，一般情况下，将挖方的土石用于填方部分，以便减少土石方外运数量。

调查的道路是一侧沿河另一侧靠山体的沿河傍山公路，调查路段长5km，该路段范围的路基主要为半填半挖路基，其横断面以一般填挖路基、路肩墙路基及半山桥路基断面形式为主。

1.1 一般填挖路基横断面表现形式

一般填挖路基横断面一部分为填方，一部分为挖方。为保证填方稳定，填方下部坡面通常做成台阶状。理想填方材料是强度高、水稳定性好、压缩性好、施工方便以及运距短的岩土材料，施工过程中，为节约成本可选取同断面挖方作为填方材料。

1.2 路肩墙路基横断面表现形式

路肩墙路基的墙顶置于路肩，可减少土石方工程量和占地面积，尤其是针对沿河边坡，可以防止水流冲刷路基。沿河修筑路基挡土墙时，设墙后应保持水流顺畅，避免因挤压河道造成局部冲刷。

1.3 半山桥路基横断面表现形式

半山桥路基的填方侧采取立柱支撑的桥梁形式拓宽道路。该形式的路基具有占地面积小，工程投资少等优势，是一种值得推广的道路拓宽方式。桥梁部分下方悬空，荷载通过立柱等下部结构传至山体，因此，设计时应特别注意立柱结构体系的稳定程度[6]。

2 路基水毁情况及发生原因

2.1 路基水毁情况

2020年8月中旬，略阳地区嘉陵江上游发生强降水，导致江水水位暴涨，洪峰席卷之下，多处路段发生水毁，损失惨重。本节通过对略阳某沿河傍山公路实地踏勘结果，根据沿河傍山线沿线水毁情况划分水毁类别。

2.1.1 一般半填半挖断面的上边坡滑塌水毁

图1为阁老岭沿线某处傍山侧上边坡局部垮塌水毁，该边坡坡度较陡，仅坡面浅层土体出现部分滑塌，坠于路面之上，陡坡其他部分植被覆盖情况较好，未发生明显变形，坡面整体形态保持良好[7]。发生滑塌部位为凸形坡且未采取科学的防治措施，坡面处于半裸露状态。滑塌边坡是由经过物理、化学风化的残积物及经过斜坡上的降水的重力搬运、堆积作用形成的坡积物组成。残坡积层的碎屑物颗粒大小分布不均匀，具有较多的孔隙和裂缝，易遭冲刷，强度和稳定性较差。坡积层多由碎石及黏土组成，孔隙率较大。二者构成松散、多孔的土层覆盖于坚硬的岩层之上。

图1 上边坡松散沉积物垮塌

边坡垮塌水毁的发育过程具有链式特性，边坡表面土体在雨水冲刷后会进一步侵蚀深层土体，进而导致边坡失稳垮塌。其中冲刷和侵蚀阶段具有渐变性，边坡垮塌阶段具有突变性[8]。在连续降雨量较大的情况下，坡面水流下渗使坡面表层土体变得软弱湿润，不仅使松散堆积体的自重增大，抗剪强度也随之降低，同时减少土层与顶层基岩间的摩阻力，上边坡稳定性大幅减弱。最终受重力影响，上边坡土体垮塌诱发水毁病害。

2.1.2 挡土墙滑移路基沉陷水毁

该段路基为半填半挖式路肩墙路基，属嘉陵江沿河路段路基，受强降水的冲刷作用，路基边坡挡土墙发生滑移，未对路基填土起到有效的支撑作用，导致路基填土整体滑移，造成路基沉陷，路面开裂，如图2所示。

图2 嘉陵江沿岸路基沉陷

该路段一侧沿着嘉陵江，为防止河水对路基边坡稳定性造成影响，设置沿河挡墙以增强路基边坡的稳定性。但由于嘉陵江逢20年一遇洪水水位上涨，加剧了对路基坡脚及挡土墙基础的冲蚀作用，加之对挡土墙的基础埋深设计较浅，导致挡土墙对路基填土支撑作用减弱。

通过现场调研发现，该段公路缺乏科学的排水系统，在连续阴雨天气的影响下，未能及时将土体中多余水分排出，土体长期处于湿度较大的环境中，含水率不断加大，导致挡土墙承受的土压力增大。另外，水分入渗使土体内部的抗剪强度下降，导致路基边坡内部形成滑动面，加之挡墙基础被冲蚀，推动挡墙外移，发生路基沉陷类水毁。

2.1.3 半山桥路基垮塌水毁

该段路基为半山桥路基，位于河道的凹岸处。在降雨及河水的冲刷作用下，路基桩柱垮塌，路基及半山桥桥面失去支撑，发生垮塌水毁，如图3所示。在河道的凹岸处，河流冲刷以横向环流的侵蚀作用为主，加之嘉陵江水位暴涨，临河设置桥梁桩基一侧，桩基础不断受河流冲刷与掏蚀，导致桩基悬空而垮塌。同时，在设计中桩基基础埋深设计过浅，且没有设计有效的预防水毁病害措施。例如修筑护坦、排水系统等。

图3 略阳灵岩寺沿线半山桥垮塌水毁

在连续多日的阴雨天气影响下，路基边坡对水的吸收性能趋于饱和，由于降雨量相对较大，造成路基边坡填土松动，桩基垮塌，对半山桥的桥面失去支撑作用，造成半山桥桥面垮塌。

2.2 路基水毁的原因

通过以上分析表明，引起路基发生水毁的原因有以下几个方面。

（1）降水的影响

据气象局对略阳地区2020年8月天气情况统计结果，略阳地区出现连续的阴雨天气及连续多日的大到暴雨天气，造成略阳地区河流水位迅速上涨，淹没部分地区，造成交通中断、房屋冲刷损坏。

特别是在山区，汛期强降水集中，汇流面积大，河水流速快，洪水暴涨暴落，携带泥沙等对山区公路基础的冲刷和破坏力极大。高强度、长时间的持续降雨，诱发了公路水毁等灾害，同时暴雨引发的洪水易携带泥沙等对路基边坡进行冲刷，诱发边坡出现滑塌等次生灾害。

（2）地质条件

略阳山区地质条件复杂，公路布设大多沿河傍山，路基大多选取半填半挖形式。边坡裸露土体多为残坡积体，该类土体疏松、多孔，碎屑物大小不均匀，多由碎石及黏土组成，裂缝较多、孔隙较大、稳定性较差，易受到水流的冲刷作用引发路基水毁问题。

此外，山区河流迂回曲折，水流状态沿途变化较大，特别是河流凹岸处，水流流速大，对路基坡脚冲蚀作用明显。在汛期洪水来临时，河流对路基坡脚及边坡冲蚀作用加剧，对公路路基造成不利影响。

（3）设计与施工的影响

在合理的路基选线、完备的排水设施及有效的防护工程基础上，正确的施工设计可以有效避免或降低路基水毁灾害的影响，延长公路的使用年限，保证公路安全稳定[9]。

在具体施工过程中，存在施工队伍管理不严格现象，缺乏相应的质量监督和施工情况检查，因此，难免会导致施工人员质量意识不健全，出现懈怠的现象，造成一些隐藏风险。

3 路基水毁防治措施

针对特定沿河傍山路段，对坡面、坡脚采取“顺应水势、因势利导”为原则的防护措施，可在一定程度上减弱水流冲刷对路基的影响，进而增强路基的抗水毁能力。对于路基的傍山侧，对裸露坡面进行合理防护则可大幅降低土石碎落滑塌及崩塌灾害发生的概率，进而提高道路的耐久性和安全性。本节主要从提高坡面和坡脚的抗冲能力、增强坡面的坚固程度等方面，以“预防为主、防治结合”为原则，综合考虑防护形式的适用性等因素，提出安全可靠、节约环保的水毁防护措施。

3.1 坡面防护

坡面防护在山区公路中一般指对公路边坡的防护，即对路基开挖后形成的断面防护。为防止暴雨或流水对坡体的松散堆积体或裸露的岩层造成冲蚀影响，采取坡面防护处理。

对一般半填半挖路基上边坡滑塌问题，通常采取的方法有：

（1）清理坡面的残坡积层，降低边坡出现滑塌的风险。

（2）对坡面进行抹面、喷铺灰浆等工程处治措施，避免流水对坡面土层进一步侵蚀。

（3）改善边坡生态，以种草、灌木为主的生物防治措施，可有效保持水土，避免坡面因长期冲刷而发生水毁。

3.2 直接冲刷防护

直接冲刷防护是对路基坡脚及下边坡加固的防护措施，以减轻或避免水流对路基的直接冲刷。沿河的路基通常修筑路肩墙或路堤墙，以防止水流对路基冲刷。但该地区汛期集中，暴雨常引发河水上涨，水流流速大，易对挡墙的基础造成冲蚀，导致挡墙滑移路基沉陷类水毁。建议在该地区增强挡墙基础的防护，采用抛石或堆石、护坦、石笼、浆砌阻水堤等沿水流方向布设在挡墙墙脚处，以减少水流的冲蚀作用。针对桩基桩柱垮塌问题，可在桩柱基础附近采用抛石、护坦等措施，以增强其稳定性。

3.3 间接冲刷防护

间接防护指河水不直接对路基坡面冲刷，主要包括丁坝、顺坝、改河等。对河流凹岸处，半山桥路基桩基受河流冲刷严重，存在较高的垮塌风险，可采用修筑较短的丁坝，改变局部水流方向，避免水流对路基边坡、坡脚直接冲刷；以挑流为主的丁坝，多采用较长的丁坝，改变河流的主流方向，使水流远离被保护的路基。当丁坝被水流损坏时，应及时进行治理和修复，避免对路基造成伤害[10]。

4 结语

沿河傍山公路路基多呈现半填半挖的横断面形式，本文以略阳地区沿河傍山公路为依托，介绍了三种半填半挖路基横断面的形式，即一般填挖路基、路肩墙路基、半山桥路基。根据沿河傍山线沿线具体水毁情况划分一般半填半挖断面的上边坡滑塌水毁、挡土墙滑移路基沉陷水毁、半山桥路基垮塌水毁三种类型；从降水、地质条件、设计与施工三方面概述路基水毁的原因。结合“预防为主，防治结合”的原则，对该区域路基三种典型类型的水毁提出有效的防治措施。研究成果对提高山区沿河傍山公路抗水毁能力及其服务水平具有参考意义。