山区公路路面水侵蚀病害及其质量控制措施研究

李海东

（甘肃省公路航空旅游投资集团有限公司，甘肃 兰州 730000）

1 山区公路发展现状

截至目前，山区公路的建设已经得到了跨越式的发展，制约交通的瓶颈性问题已经得到基本解决，广大群众的出行条件得到了极大的改善。但总体而言，山区公路的建设受投资、地形、地质等条件的限制，建成后的公路相比于其他类型的公路，技术标准略低、服务能力较弱、养护程度不够、可持续发展能力不强，且山区公路由于地形条件限制，部分路段坡陡弯急，尚无硬化路肩及排水设施，公路的通行能力和运输效果受到很大程度上的限制。因此，山区公路的建设与提升改造已成为一种必然的趋势。

山区公路与其他类型公路相比，地理环境更加复杂多变、生态系统更加脆弱[1]。对比平原、盆地等地貌形态，因地形、地质条件缘故极易造成水土流失，山区难以发展适宜农业，相反在气候湿润阳光充足的山区，可大力发展林牧业，甚至可以开发旅游业，带动当地经济发展。且由于山区普遍地形崎岖，交通不便，基础设施建设难度大，导致经济基础较为落后；山区公路建设体量日趋庞大，资金投入匮乏，养护工作无法跟进，滞后的建设进度与美好生活的需求难以匹配，期望国家能够重点扶持和开发山区公路，促进城乡均衡发展。

2 山区公路水侵蚀病害

2.1 路面裂缝

在气候条件较差的情况下进行路面施工，如果路面未完全干燥，或在雨季施工，或湿度较大的条件下这三种情况开放通行，因路面还未达到承载力要求的状态下承受了持续而巨大的车辆荷载，结果有两种：一是路面会出现平行于道路纵轴线方向的不均匀荷载型裂缝，产生断板现象；二是路面内部的拉应力远超结构本身的抗拉强度，加之温度与湿度的变化，路面会产生体积膨胀及收缩现象，也会产生表面裂缝。裂缝产生之后，会随着道路使用年限的增长而加重，不但影响路况路貌，还容易造成道路的结构性破坏，缩短其使用寿命。雨水及其他杂物还会沿裂缝进入结构内部，出现局部性损坏。

2.2 路面坑洼

一方面由于路基密实度不够，导致路基不均匀沉降，引起局部下沉，随着车载作用次数的增加，致使路面局部下沉；另一方面由于山区道路雨水常年堆积，有效的排水措施缺失，路面长期在水浸泡下，黏合性能大大降低，导致路面石料层脱落等问题发生。石料脱落会加剧对路面结构产生更深层次的二次损伤，加剧后期因行车荷载导致的路面光面问题的产生，且施工后的横向接缝属于较为薄弱的接触面，同样有石料脱漏的较大可能性，会导致表面抗滑性能受到影响[2]，出现路面坑洼现象，这将导致可正常行驶路面变窄，使山区道路极易发生拥堵现象，存在极大安全隐患。

2.3 路面冲沟

山区公路紧靠山体，在暴雨频发地段，雨水裹携泥石冲刷路面，大概率会对路面造成严重毁伤，形成大小不一纵横交错的冲沟，冲沟切割路面，使路面变得支离破碎。冲沟路面不易进行修复，给山区公路的使用与维护带来极大的困难，若对冲沟不能采取相关措施，会对路面及路基结构造成更大程度破坏。傍山而建的公路往往坡陡急弯多，雨水冲刷形成冲沟，会直接将路面基层裸露出来，造成路面面层沥青混合料表面沥青膜乳化失效，基层被冲刷破坏[3]，严重威胁山区公路结构安全及行车安全。

2.4 功能衰减

山区公路的道路坡脚及临时防护在经受长期的雨水冲刷侵蚀之后，会造成路基结构的坍塌，危及道路行车安全。部分山区公路对坡面未做及时处理，在高温多雨的环境下，坡面土壤迅速风化，抗水性能变差，抗冲刷能力持续减弱，一旦遇到大规模的降水，阻塞公路路面。山区公路路面在水或冻融环境下，因行车荷载作用，进入路面孔隙的水产生动水压力，水分通过运动逐渐深入到路面与路基的连接处，导致路面材料与路基结构脱离，形成路面损坏现象，从而导致山区公路通行功能衰减。

3 山区公路水侵蚀病害成因

3.1 排水措施不完善

山区道路设计阶段，没有综合考量地表路面雨水及时排出，缺乏对路面排水设计，影响路面结构的整体稳定性和渗透性。通过渗透井、盲井为主等方式进行排水，导致山区路面受到地上水及地下水的侵蚀影响。另外，没有做好路肩排水防护措施，导致出现树枝、落叶等杂物堵塞问题，引发路面积水。路面整体排水功能弱，排水体系不完善，无法排除多余水分，尤其在受到雨水、地下水和其他因素积水影响下，发生道路腐蚀问题，阻碍交通通行。

3.2 接缝养护技术不到位

山区道路路面接缝处的填缝料老化也是引发水侵蚀病害的主要原因。雨水会沿道路表面沿缝渗入，从而侵蚀路面基层，破坏路面整体结构。填缝料的老化体现在：当路面板伸缩时，填缝料无法与原结构继续牢固地相黏接，致使脱落；无法因路面板的胀缩而伸缩，进而被拉裂，导致雨水灌入，侵入基层，形成路面断层，严重影响道路的使用年限。

3.3 缺乏定期养护工作

不同气候条件和不同地理环境下的山区公路路面所呈现出的破坏情况完全不一样。在山区公路的长期使用过程中，往往缺乏针对实际情况采取有效的养护计划，未能定期开展养护工作，无法形成科学合理的周期性养护管理，使得山区公路路面产生的病害无法及时得到救治，错过施工最佳时机。

3.4 无长期养护规划

山区公路的使用在某些方面也应等同于高速公路，必须要进行长期养护工作。但是，现阶段多数的山区公路管理缺少可操作性强的长期性养护规划，导致当地公路养护资源无法根据山区公路的病害控制情况合理地进行资源分配，现有的管理人员及操作工人得不到合理安排，浪费了人力资源。

4 山区公路防止水侵害的质量控制措施

4.1 优化S 型曲线及C 型曲线的超高过渡

山区公路的设计选线除要遵守常规的设计原则之外，还需要根据地形条件的复杂程度，公路等级的高低要求，综合掌握所有的技术指标，因地制宜地对其进行充分的设计。由于山区道路地形的限制，在施工过程中，难以避免地会出现S 型曲线以及C 型曲线。通常情况下，山区公路的缓和曲线长度一般较小，对这两种线型的曲线超高过渡，为使路容和排水方式更为合理优化[4]，此时就不能采用常规的单曲线处理办法，需要采用BIM 建模技术，对上述两种曲线超高过渡的基本设计进行深化调整与优化。

4.2 以植被种植的方式固化水土

设计阶段应有效保证路面的宽度和厚度，保证其符合植被种植的条件，通过预先测算土壤中的含水量，进一步种植护坡植被打下基础，优化路面小生态环境。边坡两侧堑顶部位以及其他可种植区域植入适合当地土壤以及气候生长的植被，可以铺设草皮或者其他植物。据研究，混合喷播的方法在水土保持方面具有明显成效，而且非常有利于边坡稳定[5]。另外，边坡植被养护在山区公路建成后也应列入长期性的养护规划，提高植被成活率的同时，达到保持水土的目的。

4.3 山区公路路线设计要注意规避沿河地带

沿河地带的河水流量无法准确预估，遭遇雨季时，河水上涨，可能会引发山洪、泥石流等自然灾害。因此，山区公路路线设计，要尽可能规避沿线河流，科学合理地分析当地的季节性水位情况，并合理设置山区道路的坡度，避免路面经常遭到潮气的侵蚀产生裂缝及坑洞，避免在空气湿度大的环境下由于过大的坡度或道路湿滑而造成交通事故。部分山区暴雨多，沿线河流水位变化幅度大，因此，在山区如何善于利用地形布线，规避一些未知情况是其路线设计的关键。

4.4 进行预防性防护

一条符合标准的山区公路，在前75%的使用时间内，公路性能会整体下降50%左右，因此，要在这75%的时间内对公路进行预防性养护。如果在这段时期内未对山区公路进行养护，在随后的使用时间内，山区公路的性能会骤降40%～50%，公路结构性能损伤的同时，也使得山区公路养护成本大幅度地增加。预养护期间，采取有计划性的预防性养护措施，提前对山区公路可发生的水侵蚀病害提前进行综合研判，有针对性地对山区公路重点部位、薄弱环节进行科学加固与治理，形成社会经济效益良好的山区公路使用环境。

4.5 及时采取措施预防水侵蚀病害

针对山区公路水侵蚀的病害问题，当地公路段养护人员需提高警戒程度，在恶劣天气及极端气候过后，及时巡视路面情况，发现路面积水或排水不畅等情况，及时进行疏通与清理，避免雨水渗入到路面路基，确保结构的整体稳定性。同时，应预防油渍等其他不明流体进入路基，产生更为复杂的路面病害，增加技术人员的工作难度。通常情况下，山区道路路面排水工作主要为疏通工作，管理人员巡查时，首先确保每个路段的排水装置保持通畅，清理排水渠，加快山区公路的排水能力，若已经造成裂缝等病害，应及时派出技术人员进行维修，使用科学合理的方法对路面水侵蚀进行预防与控制，保证山区公路的使用质量。

5 展望

管理部门目前已开始重视山区公路病害防治与控制研究，但是，有很多已存在多年的山区公路需要做进一步研究与梳理，探讨其损失的价值，并投入大量资金去整修，本研究认为：（1）进一步建立统一的山区公路统计平台，纳入尽可能多的公路信息，将不同的山区公路以数字化的形式展现在技术人员的移动终端上，通过取长补短，借鉴成功经验，能够更快地获得山区公路病害防治的最佳解决方案。（2）基于高质量发展，山区公路的建设要积极研发新技术、新材料、新工艺，应用于既有道路的修复升级、改建扩建以及新规划公路的建设，以期创造更好的社会效益与经济效益。（3）在公路工程地质勘察过程中充分研判当地水循环系统对山区公路的长期影响，在山区公路的建设中采用环保型的工程措施，以保护环境为出发点，将建成后的山区公路融入当地生态圈，使其减少对自然规律的影响，减轻病害发生概率。

6 结语

山区公路途经森林、河流等生态体系较为脆弱的地区，一旦当地自然环境遭到破坏，基本很难得到恢复，这种破坏行为与国家的政策方针相违背，与国家“碳达峰碳中和”的战略目标不相符。因此，在山区公路路线规划时，不仅要注意规避当地河流、森林等时，还要注意对当地野生动物的保护，尽可能不产生动物迁徙等行为，还应在道路建设时采取绿色建造方式，在道路建成后尽可能恢复已破坏植被，条件允许时设置绿化带。总之，将山区公路作为生态环境体系一部分，在防治山区公路病害出现的同时，更要维护山区的生态环境。