西部山區(qū)公路水毀影響因素及類型分析

李方明 胡俊波

(四川省樂山圣達(dá)水利水電有限責(zé)任公司，四川樂山 614000)

1 公路水毀的定義

要想對公路水毀更加深入的進(jìn)行研究，首先必須對公路水毀的定義要有科學(xué)的認(rèn)識。由于不同的學(xué)者對公路水毀劃分依據(jù)有所不同，從而公路水毀的定義也因此有所不同。就目前而言，公路水毀的定義主要有以下幾種:交通部公路科學(xué)研究所蔣煥章教授［3］指出公路構(gòu)筑物因雨水或洪水而造成的程度不一的破壞;中國長安大學(xué)的高冬光教授［2］提出山區(qū)公路水毀破壞主要是公路所屬的沿線設(shè)施在河流水流的連續(xù)沖刷作用下而導(dǎo)致破壞的過程;重慶交通大學(xué)陳洪凱教授等［4］認(rèn)為公路水毀破壞是指在人類活動(dòng)以及自然因素的共同綜合作用下而造成山區(qū)公路所屬工程設(shè)施損毀過程、損毀現(xiàn)象，是不合理人為活動(dòng)與自然災(zāi)害綜合作用下對山區(qū)公路造成的破壞作用過程，是水毀環(huán)境導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)異變的產(chǎn)物;同濟(jì)大學(xué)凌建明教授等［5］認(rèn)為公路水毀是指由于短時(shí)強(qiáng)降雨或持續(xù)的地表降水引起的工程災(zāi)害，包括洪水、泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。通過對以上資料分析可知，公路水毀不同定義的主要區(qū)別在于道路的破壞原因及破壞的對象差異。

2 公路水毀影響因素

公路沿線設(shè)施發(fā)生水毀的條件較多，除公路在修建過程中本生所產(chǎn)生的不利因素外，還受到區(qū)域地質(zhì)條件、地形地貌特征、水文地質(zhì)條件、氣象條件、公路等級、不合理的人類活動(dòng)等諸多方面因素共同的作用。在導(dǎo)致公路水毀的影響因素中有宏觀層面的，也有微觀層面的，而公路水毀的不同形態(tài)特征表現(xiàn)正是由于它們之間的耦合作用產(chǎn)生的。歷年來公路水毀統(tǒng)計(jì)資料表明，短時(shí)強(qiáng)降雨以及長時(shí)間持續(xù)降雨造成的水毀占公路水毀的比例比較大。汛期，特別是主汛期，公路水毀發(fā)生所占的比例較大。通過分析公路水毀災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)資料發(fā)現(xiàn):長時(shí)間持續(xù)降雨以及短時(shí)強(qiáng)降雨造成的水毀災(zāi)害在公路水毀災(zāi)害中的比重較大。尤其是在汛期，特別是在河流區(qū)域的主汛期，公路水毀災(zāi)害發(fā)生的頻率很高，占的比例也較大。特別是每年的6月～9月份是我國降雨量較多的時(shí)間段，受降雨的影響，這段時(shí)間內(nèi)也是公路水毀多發(fā)的時(shí)間段。根據(jù)調(diào)查研究資料對公路水毀發(fā)生的月份進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)每年的7月份，8月份是我國水毀災(zāi)害發(fā)生最多的時(shí)候，發(fā)生的次數(shù)、頻率約占總水毀災(zāi)害數(shù)量的39%;其次就是每年的6月份和9月份，其數(shù)量也分別占到總水毀災(zāi)害數(shù)量的10%和11%。由此可見，降雨量的多少顯著影響公路水毀發(fā)生的情況。

影響公路水毀的環(huán)境因素從宏觀的角度來看，主要包括:河流流域植被覆蓋情況、公路等級、水文氣象條件、工程地質(zhì)條件等。研究分析這些影響因素便于從宏觀層面對公路水毀進(jìn)行預(yù)測和評估。公路水毀從微觀角度來看，表現(xiàn)為具體的受災(zāi)涵洞、橋梁、路段等。由于這些地段水毀影響因素較多，所以其形成原因通常較為復(fù)雜［1］。

2.1 工程地質(zhì)對公路水毀的影響

山區(qū)道路常常由于工程地質(zhì)條件的影響，道路展線通常情況下比較困難，路線大多依山傍水，路基一般修建在山坡的等高線上，半填半挖形式路基較多，路基通常情況下具有較高較陡的上下邊坡，造成土基及邊坡自身穩(wěn)定性較差。同時(shí)由于路基填筑部分施工過程中沒有按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓實(shí)，導(dǎo)致路基填方部分強(qiáng)度較低，力學(xué)性能較差，極易產(chǎn)生不均勻變形，而且填方側(cè)多為河流溝谷，雨季時(shí)由于山洪匯流，河流水位變化幅度較大，水流流速大，沿河公路路基邊坡極易受到洪水的沖刷作用，致使邊坡坍塌。

2.2 降雨對公路水毀的影響

公路水毀離不開水的作用，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國道路水毀90%以上都是由于水的滲透作用使土的強(qiáng)度降低造成的，而水的來源主要是汛期降雨。我國洪水災(zāi)害分布范圍較廣，其中暴雨產(chǎn)生的洪水是公路路基水毀的主要原因之一。特別是夏季主汛期發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降雨，使得通過河道的流速和水流流量加大、水位急劇上升，使得公路支擋結(jié)構(gòu)被沖刷淘蝕，隨著洪水持續(xù)時(shí)間的增長，路基支擋結(jié)構(gòu)破壞程度越嚴(yán)重，甚至直接沖毀路基本體。

2.3 山區(qū)河流對公路水毀的影響

山區(qū)公路通常是沿河修筑的，山區(qū)河流對沿河道路的影響主要表現(xiàn)在河床質(zhì)和河流形態(tài)兩個(gè)方面。其中河流形態(tài)對沿河公路產(chǎn)生水毀的影響較大［1］，由于河道的彎曲，導(dǎo)致水流流向的改變，造成水流對路基的沖刷淘蝕作用，進(jìn)而加劇公路路基的水毀破壞。

其表現(xiàn)形式如下:

1)自然狀態(tài)下，河道并不是直線延伸，通常存在很多彎道，彎道處的河水容易形成環(huán)流作用，從而導(dǎo)致沿河公路凹岸路基沖刷更為嚴(yán)重，從而致使河流凹岸沿河路基邊坡坡底逐漸被淘蝕，造成路基坍塌;

2)由于沿河道路主要是以填方為主，改變了原河道的徑流量，使得河流斷面面積壓縮變小，從而致使上游產(chǎn)生雍水，使得上游水位過高，淹沒公路路面、路基及支擋結(jié)構(gòu)，并在壓縮斷面處產(chǎn)生集中沖刷;

3)由于地形的起伏變化導(dǎo)致河流水流的流向改變，導(dǎo)致對路基本體產(chǎn)生頂沖與斜沖造成路基的坍塌或破壞;

4)河底出現(xiàn)明顯跌坎時(shí)導(dǎo)致下游水流速度突然增大，從而加快沿河道路支擋結(jié)構(gòu)的沖刷和掏蝕。

2.4 公路等級對公路水毀的影響

自西部大開發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施以來，我國大規(guī)模的開展了西部山區(qū)公路的建設(shè)。由于西部山區(qū)公路受地形限制，加上很多公路設(shè)計(jì)技術(shù)等級普遍較低，抵御自然災(zāi)害的能力較弱，同時(shí)施工時(shí)由于排水設(shè)施不完善，更易受到暴雨洪水的危害。再加上我國西部地區(qū)多為丘陵地帶，沿線地形地貌復(fù)雜，山高谷深、地勢險(xiǎn)要;路線線形差、平縱指標(biāo)低、公路縱坡起伏較大、路面積水在縱坡起伏較大的路段河流流速較大，極易對邊溝、路肩、路面產(chǎn)生沖刷作用，從而形成沖溝、坑槽等，使得路肩、邊溝等產(chǎn)生破壞。進(jìn)而導(dǎo)致雨水入滲到路基，和地下水一同與公路巖土體發(fā)生水—巖土相互作用，使路基巖土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，致使巖土體強(qiáng)度急劇下降，最終造成嚴(yán)重的水毀。

2.5 不合理的人類活動(dòng)

人類的不合理活動(dòng)是產(chǎn)生公路水毀的另一重要影響因素，包括不合理的挖沙取土、侵占河道、亂砍濫伐破壞植被、山體的不合理開挖等。以上的人類不合理活動(dòng)往往導(dǎo)致河道泥沙淤積、水土流失，嚴(yán)重威脅汛期沿河橋涵、公路的穩(wěn)定和安全。

公路工程施工過程中，不可避免的要對山體進(jìn)行開挖及路基的填筑，致使原邊坡的應(yīng)力平衡遭到破壞，邊坡的穩(wěn)定性降低，以及亂砍濫伐破壞植被，導(dǎo)致水土流失。在河道中不合理的挖沙取土，導(dǎo)致水流形態(tài)改變、河床產(chǎn)生不利的變形、河床面下降;同時(shí)由于侵占河道，致使汛期排洪不暢，都將引起公路路基以及橋涵的水毀。

3 公路水毀類型

研究公路水毀災(zāi)害，應(yīng)首先對水毀災(zāi)害的特點(diǎn)進(jìn)行分析，根據(jù)各自不同的特點(diǎn)對公路水毀災(zāi)害分類是公路水毀研究的重要理論基礎(chǔ)，也是進(jìn)行水毀災(zāi)害成災(zāi)過程及機(jī)理研究的重要依據(jù)。只有認(rèn)清水毀災(zāi)害的機(jī)理，對癥下藥，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防護(hù)和治理，才能取得較好的效果，否則，憑經(jīng)驗(yàn)辦事，只針對水毀局部地段進(jìn)行防護(hù)，極有可能導(dǎo)致該路段的重復(fù)水毀。影響公路水毀災(zāi)害的因素很多，根據(jù)不同的劃分依據(jù)，可將公路水毀災(zāi)害分成不同的類型。通過對公路水毀災(zāi)害的調(diào)查研究以及近年來西部地區(qū)水毀資料的分析，將公路水毀進(jìn)行如下分類。

3.1 按公路工程受災(zāi)部位劃分

由于山區(qū)公路工程主要由路基、路肩、路面、橋梁、涵洞、隧道、邊坡等設(shè)備及其他沿線設(shè)施組成，因此根據(jù)不同的受災(zāi)部位可將公路水毀分為:路基水毀、路肩邊溝水毀、路面水毀、橋梁水毀、涵洞水毀、邊坡失穩(wěn)破壞、擋土墻失穩(wěn)或破壞、泥石流沖刷、淤積造成水毀。

3.2 按水毀的嚴(yán)重程度劃分

公路水毀的嚴(yán)重程度主要表現(xiàn)在路基的損壞程度上，根據(jù)路基的損毀程度，將水毀災(zāi)害劃分成以下四類:

1)輕度水毀災(zāi)害。公路路基完好，路基上邊坡失穩(wěn)坍塌堵塞公路從而造成交通堵塞;

2)中度水毀災(zāi)害。公路下邊坡部分已經(jīng)損壞，路基本體基本完好;

3)較嚴(yán)重水毀災(zāi)害。公路路基被部分水毀;

4)嚴(yán)重水毀災(zāi)害。公路嚴(yán)重水毀是水毀造成公路路基完全損毀，例如路基1/2以上路基被沖斷或被完全沖斷，完全不能通行的災(zāi)害。

3.3 按水流作用劃分

根據(jù)水流在水毀產(chǎn)生過程中所起的作用，可以將公路水毀劃分為:沖刷作用導(dǎo)致公路的水毀和滲透作用導(dǎo)致公路的水毀。

1)沖刷作用導(dǎo)致的水毀。水的沖刷作用是水流對公路路基的直接作用，其主要表現(xiàn)形式有攜帶泥沙、沖蝕。水的沖刷作用水毀通常是河水中的水流產(chǎn)生的。沿河公路河流凹岸路基處擋墻以及路基所屬下邊坡的破壞大多是由沖刷作用引起的。在公路的水毀中，水的沖刷作用和滲透作用通常是互相影響的。在滲透作用導(dǎo)致水毀發(fā)生的地段也可能有水的沖刷作用，在沖刷作用導(dǎo)致的水毀地段通常也伴隨著水的滲透作用，并且兩種作用是相互促進(jìn)的。公路水毀防治的重要工作之一就是要避免兩種作用同時(shí)發(fā)生。

2)滲透作用導(dǎo)致的水毀。自然雨水入滲到巖土體，使巖土體的力學(xué)性能急劇降低，與此同時(shí)雨水入滲到巖土體，也導(dǎo)致巖土體的密度增加，這就使得公路路基的荷載增加而強(qiáng)度降低從而最終導(dǎo)致公路路基發(fā)生水毀破壞。滲透作用導(dǎo)致的水毀大多是由坡面水引起的，而公路上邊坡的破壞大多是由于雨水滲透作用導(dǎo)致的。

4 結(jié)語

主要分析了公路水毀的影響因素，并根據(jù)公路水毀的受災(zāi)部位和水毀嚴(yán)重程度以及導(dǎo)致水毀的水流作用對公路水毀類型進(jìn)行了劃分。公路路基作為公路的承載主體，公路路基的完整關(guān)系到公路是否能夠正常運(yùn)營。公路水毀受到地質(zhì)環(huán)境、地貌展布、地下水和大氣、公路級別等多方面因素的影響，只有從導(dǎo)致水毀的根本原因入手，對公路水毀的成因機(jī)理進(jìn)行細(xì)致的理解，才能針對不同的水毀機(jī)理，并針對其作用機(jī)理提出相應(yīng)的整治、防治措施，從而保證對公路水毀路段進(jìn)行更加有效合理的治理和防護(hù)，為相關(guān)部門對公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理提供參考。

［1］田偉平，李家春，馬保成，等.公路洪水災(zāi)害防治指導(dǎo)手冊［M］.北京:人民交通出版社，2010:6-10.

［2］高冬光.公路與橋梁水毀防治［M］.北京:人民交通出版社，2002:1-20.

［3］蔣煥章.公路水文勘測設(shè)計(jì)與水毀防治［M］.北京:人民交通出版社，2002.

［4］陳洪凱，唐虹梅，吳承平，等.四川省公路水毀與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系探討［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，1994(5):78-79.

［5］凌建明，趙鴻鐸.公路水毀防治技術(shù)的研究簡介［J］.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2007(10):61-62.