黃土地區(qū)高速公路水毀病害成因分析及處治措施

任 宏 斌

(靈河高速公路(神河段)建設(shè)管理處，山西 河曲 036500)

針對(duì)山西省黃土地區(qū)高速公路的地理、氣候、水文等具體情況進(jìn)行研究，找出規(guī)律性的東西做到提前養(yǎng)護(hù)，進(jìn)而提高道路使用性能,對(duì)降低大中修頻率,進(jìn)一步提高高速公路運(yùn)營(yíng)效益具有極其重要意義。

1 排水系統(tǒng)破損

1.1 涵洞附近排水系統(tǒng)

1)病害概述。

涵洞進(jìn)出口附近急流槽及左右側(cè)八字墻坍塌，涵洞附近土體塌陷，涵洞進(jìn)出口附近漿砌鋪砌水毀嚴(yán)重，農(nóng)田耕地沖毀。

2)養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)單位常規(guī)處治措施。

涵洞附近土體沖毀塌陷處回填灰土壓實(shí)，分級(jí)做擋土墻反壓，急流槽采用鋼筋混凝土澆筑，在溝底出水口設(shè)置跌井或散水臺(tái)，重新修復(fù)涵洞八字墻，農(nóng)田機(jī)耕道。

1.2 橋臺(tái)附近排水系統(tǒng)

1)病害概述。

橋頭左右兩側(cè)急流槽及護(hù)坡塌陷嚴(yán)重，樁基外露，搭板懸空，橋臺(tái)至橋底排水溝沖毀。

2)養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)單位常規(guī)處治措施。

對(duì)塌陷處回填灰土，急流槽采用鋼筋混凝土并加跌井，溝底新增護(hù)坡及截水墻，重新砌筑排水溝并擴(kuò)大排水溝斷面。裸露樁基橋墩下新增護(hù)坡，搭板下空洞處澆筑混凝土。

1.3 路基填方段排水系統(tǒng)

1)病害概述。

受降雨影響，路基填方段下邊坡排水溝水毀，路基邊坡呈現(xiàn)深入路基，路基懸空，邊坡拱形骨架、漿砌護(hù)坡等防護(hù)工程水毀。

2)養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)單位常規(guī)處治措施。

清理塌陷部位對(duì)濕軟土層進(jìn)行清理后使用灰土進(jìn)行回填，對(duì)排水溝、拱形骨架等砌體工程進(jìn)行恢復(fù)；路基如有沉陷采取鉆孔注漿或重新攤鋪的措施進(jìn)行處治。

1.4 涵洞、橋臺(tái)、路基填方附近排水系統(tǒng)病害成因分析

1)我省高速公路主體路段均處于西北黃土高原丘陵溝壑區(qū)，地表支離破碎，路基填方段絕大部分位于濕陷性段落，黃土地段因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著變化的特性是造成此類病害的主因。

2)東西走向高速公路與南北走向的呂梁山脈走向相交，東西走向高速公路建設(shè)對(duì)原有水系的破壞相對(duì)較大。

3)通車時(shí)間較短的高速公路普遍存在排水設(shè)施的斷面尺寸偏小和走向與天然排水系統(tǒng)不協(xié)調(diào)等問題，填方段路基邊坡的水毀病害處多位于路基填方段兩側(cè)急流槽、邊坡。在這些部位由于處在長(zhǎng)大下坡線形匯水處，路面匯水、邊溝匯水、邊坡匯水均匯集到這些部位，原有排水設(shè)計(jì)無法滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際匯水排水量，致使涵洞、橋臺(tái)、路基填方段兩側(cè)急流槽、邊坡等構(gòu)造物被沖毀嚴(yán)重。

4)建設(shè)期排水設(shè)計(jì)不分長(zhǎng)度、路面寬度，采用統(tǒng)一的排水溝過水?dāng)嗝妫率乖诩訉挾温坊?、超高段路面和長(zhǎng)大下坡路段的排水溝不能滿足泄洪要求，從而極易引發(fā)病害，如果不能及時(shí)處置則會(huì)造成病害進(jìn)一步擴(kuò)大。

5)原有設(shè)計(jì)未考慮在急流槽水沖刷集中處設(shè)置消力池等消力措施，未將急流槽轉(zhuǎn)折處設(shè)計(jì)成圓弧狀方便順接并在急流槽在轉(zhuǎn)折處適度加高。

1.5 涵洞、橋臺(tái)、路基填方附近排水系統(tǒng)常規(guī)處治措施建議

1)對(duì)于水毀工程重新設(shè)計(jì)的急流槽、排水溝等構(gòu)造物，應(yīng)根據(jù)水毀現(xiàn)場(chǎng)地形、地貌、水文及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整構(gòu)造物原設(shè)計(jì)布設(shè)位置及斷面尺寸。

2)對(duì)于設(shè)計(jì)增設(shè)的急流槽，應(yīng)在急流槽集中處施做消力池，并將急流槽高度加高，在急流槽轉(zhuǎn)折處將急流槽做成圓弧狀方便順接。

3)針對(duì)此類病害養(yǎng)護(hù)單位應(yīng)對(duì)排水設(shè)施在今后的養(yǎng)護(hù)過程中進(jìn)一步完善。同時(shí)養(yǎng)護(hù)單位應(yīng)加強(qiáng)巡視，對(duì)排水系統(tǒng)的破損點(diǎn)應(yīng)及時(shí)修復(fù)，避免在汛期由于個(gè)別破損點(diǎn)造成大的水毀損失。

4)二次攤鋪后的路面均不同程度存在各類裂縫的問題，對(duì)此類裂縫應(yīng)及時(shí)采取修補(bǔ)處治措施。

1.6 路面攔水帶排水系統(tǒng)

1)病害概述。

路面攔水帶破損致使路面排水未能正常進(jìn)入急流槽等排水設(shè)施，致使路基邊坡沉陷，邊坡防護(hù)破損。

2)養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)單位常規(guī)處治措施。

對(duì)路面攔水帶破損段落進(jìn)行恢復(fù)將破壞的排水系統(tǒng)及邊坡漿砌防護(hù)工程恢復(fù)。

3)病害成因分析：

a.原有設(shè)計(jì)路面攔水帶由于施工進(jìn)度等原因未按照設(shè)計(jì)施工，采用普通混凝土代替瀝青砂作為路面攔水帶施工材料。公路運(yùn)營(yíng)期間冬季除雪使用融雪劑致使使用了普通混凝土的攔水帶損壞嚴(yán)重，造成該類攔水帶已不具備正常的攔水功能。

b.原有攔水帶在急流槽附近的順接不順暢、不合理，致使攔水帶攔水未能按照原有設(shè)計(jì)將路面排水正常進(jìn)入急流槽等排水設(shè)施。

4)該類常規(guī)處治措施建議。

a.在高速公路建設(shè)期間嚴(yán)禁采用普通混凝土代替瀝青砂作為路面攔水帶施工材料。對(duì)已采用普通混凝土代替瀝青砂作為路面攔水帶施工材料的攔水帶應(yīng)及時(shí)更換。

b.原有攔水帶在急流槽附近的順接不順暢、不合理的，應(yīng)根據(jù)路面匯水及急流槽位置合理布設(shè)攔水帶水簸箕的位置。

2 路基沉陷

2.1 路基排水設(shè)計(jì)不合理

1)病害概述。

路基沉陷，在對(duì)路基沉陷段落進(jìn)行瀝青混凝土二次攤鋪后該段路基在運(yùn)營(yíng)期間路基仍然發(fā)生沉陷。

2)養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)單位常規(guī)處治措施。

采用高壓噴射注漿法對(duì)路基進(jìn)行注漿加固，路面沉陷段落進(jìn)行瀝青混凝土二次攤鋪。

3)病害成因分析。

由于病害處于填方段，在路基下未設(shè)置涵洞等排水設(shè)施；或路基填方期間一側(cè)原有溝體與路基一起進(jìn)行了填筑，但未能有效解決原有山體匯水的排水問題，致使路基填筑一側(cè)山體匯水仍沿原有路徑在深層穿越路基，造成路基沉陷。

4)該類常規(guī)處治措施建議。

本處病害原因應(yīng)為原溝底仍有滲水流經(jīng)，造成路基承載力不足。采用高壓噴射注漿法處治方案只對(duì)部分填土體處治(處治深度約10 m)，未能徹底消除病害產(chǎn)生原因，如不增設(shè)構(gòu)造物此類恐難徹底根除。

采用高壓噴射注漿法施工前應(yīng)在處治點(diǎn)選取三根高壓噴射樁，采取不同壓力、不同配比試鉆；在試鉆的基礎(chǔ)上檢查成樁率，選擇成樁率較高的壓力、配合比方案后再開始大規(guī)模施工。

對(duì)路基多年持續(xù)下沉，但下沉程度逐年趨緩，且全面處置工程量過大的病害可以只對(duì)路面加鋪、恢復(fù)，不對(duì)下沉的路基進(jìn)行處治。

2.2 排水系統(tǒng)破壞造成路基沉陷

1)病害概述。

橋臺(tái)、涵洞、路基邊坡附近排水系統(tǒng)破損造成路基沉陷。

2)養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)單位常規(guī)處治措施。

修復(fù)原有排水系統(tǒng)，對(duì)路基進(jìn)行注漿加固，路面沉陷段落進(jìn)行瀝青混凝土二次攤鋪。

3)病害成因分析。

該類路基沉陷主要原因?yàn)樵信潘到y(tǒng)的破損，原有排水系統(tǒng)破損原因詳見涵洞、橋臺(tái)、路基邊坡病害成因分析。

4)該類常規(guī)處治措施建議。

a.如路基沉陷工程設(shè)計(jì)采用高壓噴射注漿法施工，建議施工前應(yīng)在處治點(diǎn)選取三根高壓噴射樁，采取不同壓力、不同配比試鉆；在試鉆的基礎(chǔ)上檢查成樁率，選擇成樁率較高的壓力、配合比方案后再開始大規(guī)模施工。

b.二次攤鋪后的路面均不同程度存在各類裂縫的問題，對(duì)此類產(chǎn)生的裂縫應(yīng)及時(shí)采取修補(bǔ)處治措施。

3 邊坡支護(hù)工程破壞

3.1 河道內(nèi)邊坡防護(hù)滑塌

1)病害概述。

河道內(nèi)邊坡防護(hù)滑塌。

2)養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)單位常規(guī)處治措施。

路基下邊坡防護(hù)滑塌在清除雜土后，增設(shè)二級(jí)邊坡?lián)鯄?，修?fù)一級(jí)擋墻，新增急流槽，同時(shí)，重新修復(fù)兩側(cè)急流槽，最后在二級(jí)擋墻外側(cè)做反壓土方。

3)病害成因分析。

路基下邊坡位于河道內(nèi)，在雨季期間，河道內(nèi)洪水將路基下邊坡防護(hù)擋墻掏空，造成下邊坡防護(hù)滑塌。

4)該類常規(guī)處治措施建議。

如出現(xiàn)河道內(nèi)棄渣、垃圾等雜物堵塞河道的情況應(yīng)及時(shí)疏通河道，建議可將擋土墻往水流上游方向順接，增設(shè)導(dǎo)流設(shè)施，避免在雨季河道洪水直接沖刷邊坡坡腳。

3.2 上邊坡平臺(tái)形成沖溝

1)病害概述。

上邊坡平臺(tái)形成大V字沖溝，急流槽護(hù)面墻塌陷。

2)養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)單位常規(guī)處治措施。

回填沖溝，修復(fù)排水系統(tǒng)，新增護(hù)面墻防護(hù)。

3)病害成因分析。

水毀平臺(tái)上部邊坡頂為低洼段，原有排水設(shè)計(jì)無法滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際匯水排水量，致使平臺(tái)形成大V字沖溝，急流槽、護(hù)面墻在此處被沖毀嚴(yán)重。

4)該類常規(guī)處治措施建議。

建議養(yǎng)護(hù)單位加大巡查力度，對(duì)邊坡頂部截水溝等部位定時(shí)巡查，發(fā)現(xiàn)截水溝破損、排水系統(tǒng)堵塞、原地面低洼段出現(xiàn)匯水點(diǎn)等情況應(yīng)及時(shí)處置，必要時(shí)增設(shè)急流槽等排水設(shè)施。避免在雨季將平臺(tái)、急流槽、護(hù)面墻等構(gòu)造物沖毀。

4 結(jié)語

加強(qiáng)對(duì)公路典型病害進(jìn)行全面的分析和認(rèn)識(shí)，可以提高道路使用性能,降低大中修頻率,進(jìn)一步提高高速公路運(yùn)營(yíng)效益，對(duì)構(gòu)建安全、舒適、優(yōu)美、和諧的高速公路通行環(huán)境具有重要意義。