公路水毀的成因分析及治理方法

劉亮福

（郴州市路通設(shè)計(jì)有限公司，湖南 郴州 423000）

0 引言

公路水毀主要是指公路驗(yàn)收合格后在正常運(yùn)營(yíng)的情況下，受惡劣天氣的影響及原道路排水設(shè)施不完善等因素，出現(xiàn)路面沉陷、路基損壞等病害現(xiàn)象，目前各縣市區(qū)均有這類型的水毀災(zāi)害，對(duì)車輛的安全行駛埋下安全隱患。水毀一旦出現(xiàn)，輕者路面沉陷，重者路基邊坡整體垮塌中斷交通，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。因此，公路水毀應(yīng)及時(shí)引起重視，要做到提前預(yù)防，及時(shí)治理，避免水毀區(qū)域的擴(kuò)張，引發(fā)自然災(zāi)害[1]。

近些年公路水毀已成為影響公路行車安全和正常運(yùn)營(yíng)的常見因素，尤其是2016～2021年，長(zhǎng)期的強(qiáng)降雨，導(dǎo)致公路邊坡不同程度的出現(xiàn)了水毀災(zāi)害，災(zāi)害的發(fā)生帶來高額的經(jīng)濟(jì)損失及重大的安全隱患。其中水毀災(zāi)害類型主要有：路面沉陷、邊坡垮塌、橋涵破壞、原支擋構(gòu)造物損壞等類型；具體研究項(xiàng)目有：郴州市北湖區(qū)華新水泥廠廠區(qū)連接道路路面沉陷搶險(xiǎn)工程、郴州市北湖區(qū)原城前嶺小學(xué)南嶺大道旁山體滑坡邊坡治理工程、郴州市宜章縣X063 線包公廟至關(guān)溪公路邊坡治理工程、郴州市桂陽縣通村公路水毀治理工程、資興市X001 線清江至滁口公路邊坡治理工程、宜章S324 省道K165+000、K165+500、K166+000 滑坡處治工程等。

1 公路水毀的分類及原因分析

公路水毀主要有路面沉陷、邊坡垮塌、橋涵破壞、原支擋構(gòu)造物損壞。

1.1 路面沉陷

路面沉陷是指路面在長(zhǎng)期的汽車荷載及水、溫度綜合作用下出現(xiàn)了路面不均勻沉降，影響了整個(gè)道路的行駛安全及舒適度。常見特征有水泥混凝土面板斷板、瀝青混凝土路面坑槽、沉陷等。路面沉陷不僅降低了路面行駛安全，而且如果長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行處治，則可能引發(fā)路堤邊坡整體外傾垮塌，嚴(yán)重影響行車安全。出現(xiàn)路面沉陷的原因比較多，例如：面層鋪筑時(shí)未按規(guī)范要求進(jìn)行施工，養(yǎng)護(hù)不到位，加上道路等級(jí)低，路面排水、路基排水未引起重視等因素加快了水毀的產(chǎn)生。并且隨著公路的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)加上地方重型汽車超載嚴(yán)重，原公路設(shè)計(jì)荷載無法達(dá)到現(xiàn)交通荷載的要求，部分路段治超力度較弱，加快了路面沉陷的速度[2]。

1.2 邊坡垮塌

邊坡垮塌是水毀災(zāi)害中最嚴(yán)重、處理最復(fù)雜的搶險(xiǎn)工程，可導(dǎo)致直接中斷交通。主要原因是路基土體或路塹邊坡山體(或土石混雜的堆積物)，尤其是高填路堤邊坡及高挖路塹邊坡[3]，坡面未進(jìn)行有效支護(hù)的情況下，雨水的下滲導(dǎo)致巖層間的黏聚力和摩檫力降低，土體遇水飽和后，在無支撐的情況下，受自身重量作用，土體沿松動(dòng)面整體下墜散開，對(duì)于高路堤邊坡來說會(huì)導(dǎo)致整個(gè)路基掏空，路面全部塌陷，對(duì)于高路塹邊坡則山體滑坡公路被掩埋，中斷交通。主要成因應(yīng)為多方面，但主要因素是整個(gè)路基、路面排水措施不完善、坡面開挖后未及時(shí)支護(hù)誘發(fā)，尤其是現(xiàn)階段新建的農(nóng)村公路，出于建設(shè)規(guī)模小，投資金額小等因素，部分路段路基路面排水系統(tǒng)不完善、邊坡防護(hù)缺失，進(jìn)一步加快了邊坡垮塌的形成。

1.3 橋涵破壞

橋涵作為公路的重要組成部分，承擔(dān)著排水、泄洪、通航的重要構(gòu)造物[4]，因此對(duì)橋涵的保護(hù)也是一項(xiàng)重大的建設(shè)及防治任務(wù)。橋涵破壞主要是指橋梁或者涵洞在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過程中因孔徑過小、養(yǎng)護(hù)不到位，加上惡劣天氣影響，出現(xiàn)基礎(chǔ)掏空、原結(jié)構(gòu)遭到破損的現(xiàn)象。形成橋涵破壞的主要原因是：歷史修建條件的限制，原涵洞孔徑過小，公路改擴(kuò)建時(shí)也未進(jìn)行調(diào)整，因此無法滿足實(shí)際過水量需求；同時(shí)，局部路段由于涵洞養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，淤泥雜物已經(jīng)完全堵塞了涵洞，失去了應(yīng)有的排水功能；對(duì)于橋梁主要是因?yàn)闃蛭贿x擇不合理，橋臺(tái)或者樁基所處條件較差，易發(fā)生沖刷，原設(shè)計(jì)未對(duì)橋臺(tái)、樁基等易沖刷部位進(jìn)行有效地防護(hù)，使得橋梁基礎(chǔ)及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；進(jìn)而發(fā)育成4、5 類危橋。

1.4 原支擋構(gòu)造物損壞

原支擋構(gòu)造物損壞，目前發(fā)現(xiàn)最多的是抗滑擋土墻出現(xiàn)了墻體開裂、擋土墻整體外傾、整體垮塌，路堤邊坡路肩墻整體下沉等現(xiàn)象。同時(shí)，由于近些年施工工藝欠完善，漿砌片石擋土墻砌筑過程中對(duì)材料把控不嚴(yán)格、泄水孔形同虛設(shè)、砂漿不飽滿及忽視對(duì)基坑的驗(yàn)收等原因，導(dǎo)致支擋構(gòu)造物存在隱患，加快了結(jié)構(gòu)破損的出現(xiàn)。

2 公路水毀的具體治理方法

2.1 路面沉陷的防治

關(guān)于路面沉陷的防治，首先要明確路面沉陷的原因，如果基層未見明顯的沉降或者潛在的滑帶，可對(duì)面層直接進(jìn)行處理，例如混凝土面層可提高混凝土標(biāo)號(hào)提升原路面的整體強(qiáng)度，瀝青混凝土面層可以添加改性劑、抗車轍劑等改善原有面層強(qiáng)度跟性能，對(duì)于路基存在下沉的區(qū)域，應(yīng)分析是否為邊坡滑動(dòng)引起，還是因?yàn)橄侣坊鶎釉谒淖饔孟略獾狡茐?，?qiáng)度降低引起；成因分析清楚后，再進(jìn)行處治，一般處治方法有：注漿固結(jié)、碎石樁法、反壓護(hù)道、抗滑擋墻等。典型案例：郴州市北湖區(qū)華新水泥廠廠區(qū)連接道路路面沉陷搶險(xiǎn)工程（見圖1），坡腳采用了抗滑樁、坡體采用了仰斜式排水孔等方法對(duì)路堤邊坡進(jìn)行支護(hù)，穩(wěn)固整個(gè)坡面，并對(duì)路面進(jìn)行臨時(shí)性設(shè)計(jì)及永久性設(shè)計(jì)處置。

圖1 郴州市宜章縣G107 線K2096+290-K2096+322 路段路基沉陷

2.2 邊坡垮塌的防治

邊坡垮塌是近幾年在普通公路中較為多見的地質(zhì)災(zāi)害，多見于山區(qū)公路，因此，在道路修建過程中，應(yīng)結(jié)合路線途經(jīng)地質(zhì)情況，合理選擇放坡坡率，并及時(shí)對(duì)坡面進(jìn)行防護(hù)，尤其是高填方路堤、高挖方路塹；一旦發(fā)生水毀，將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)，還要及時(shí)完善邊坡的截排水系統(tǒng)，保證路基路面的排水通暢[5]。

典型案例：案例一宜章S324 省道K165+500、K166+000 處滑坡治理，由于原道路施工時(shí)，軟土處理不到位，加上坡腳臨近水庫，水土流失嚴(yán)重；坡面也在強(qiáng)暴雨的沖刷下坡面土體飽和，在多重作用下導(dǎo)致整個(gè)邊坡失穩(wěn)邊坡垮塌。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及相關(guān)處治案例，坡腳采用了反壓護(hù)道、水庫回填片石、拋石擠淤等形式護(hù)住坡腳，并對(duì)已經(jīng)沉陷的路基采用級(jí)配透水性材料換填進(jìn)行處置。案例二宜章縣X063 線包公廟至關(guān)溪公路邊坡治理（見圖2），由于連續(xù)的強(qiáng)暴雨沖刷路面、坡體，同時(shí)部分路段坡體裸露，未進(jìn)行有效的支護(hù)，加上整個(gè)路基排水系統(tǒng)的缺失，引發(fā)了路塹邊坡整體垮塌。具體方案：一是首先卸載部分土方，然后坡腳設(shè)置C20 片石混凝土抗滑擋土墻，提升邊坡的整體穩(wěn)定性，二是通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘，重建路基截排水系統(tǒng)，邊坡坡腳、坡中、坡頂均設(shè)置混凝土排水設(shè)施，整個(gè)垮塌坡體設(shè)置10～15m 的仰斜式泄水管，在多重作用下保障整個(gè)路基的排水通暢

圖2 郴州市宜章縣X063 線包公廟至關(guān)溪公路邊坡垮塌

2.3 橋涵破壞的防治

首先應(yīng)對(duì)已經(jīng)沖毀的橋梁或者涵洞進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，明確原因，收集相關(guān)資料（常水位、洪水位、流量等），計(jì)算出破壞處橋涵的過水?dāng)嗝婷娣e及是否為排洪通道。對(duì)于已經(jīng)破損的涵洞應(yīng)及時(shí)修復(fù)，按實(shí)際需求，加大涵洞孔徑，保障水流的通暢，建議多設(shè)置蓋板涵便于人工清理；對(duì)于橋梁，應(yīng)及時(shí)檢測(cè)橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，尤其是鑒定為4、5 類危橋的橋梁，要及時(shí)加固或者拆除，防止意外事故的發(fā)生。

典型案例：郴州市桂陽縣通村公路橋涵治理工程（見圖3），主要是以拆除已堵塞的鋼筋混凝土圓管涵更改為鋼筋混凝土蓋板涵的設(shè)計(jì)，改善了整個(gè)路基排水環(huán)境。

圖3 郴州市桂陽縣通村公路橋涵孔徑過小，整個(gè)路基沖毀

2.4 原支擋構(gòu)造物損壞的防治

目前原支擋構(gòu)造物損壞主要是以漿砌片石擋土墻破壞、骨架護(hù)坡破壞、護(hù)面墻垮塌為主，其主要因素還是由于原施工工藝欠佳，施工過程中對(duì)支擋結(jié)構(gòu)物關(guān)鍵部位處理不當(dāng)，管養(yǎng)單位養(yǎng)護(hù)不及時(shí)等因素，加快了公路水毀的產(chǎn)生。對(duì)于原支擋構(gòu)造物損壞的防治，首先從設(shè)計(jì)方面就要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況及施工隊(duì)伍的素質(zhì)等多方面因素綜合設(shè)計(jì)，建議抗滑擋土墻采用C20 片石混凝土澆筑，避免使用漿砌片石砌筑；對(duì)骨架護(hù)坡、護(hù)面墻應(yīng)加強(qiáng)施工質(zhì)量及原材料的控制。典型案例：其一，汝城G106 國(guó)道災(zāi)害防治工程中，有一段漿砌片石浸水擋土墻基礎(chǔ)未進(jìn)行防沖刷處理，導(dǎo)致基礎(chǔ)掏空，存在較大的安全隱患，在設(shè)計(jì)過程中，本著合理、經(jīng)濟(jì)的原則，對(duì)基礎(chǔ)掏空外側(cè)采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)護(hù)底，并對(duì)沖空的位置進(jìn)行填充混凝土處置。其二，資興市X001 線清江至滁口公路邊坡治理（見圖4）過程中，對(duì)原破損的漿砌片石擋土墻拆除重建，通過地質(zhì)勘查報(bào)告得出結(jié)論，重新設(shè)置C20 片石混凝土擋土墻以恢復(fù)原有支擋效果。

圖4 資興市X001 線清江至滁口公路漿砌片石擋土墻垮塌

3 結(jié)語

公路水毀處治，所需經(jīng)費(fèi)大，前期工作時(shí)間長(zhǎng)，地質(zhì)勘查困難，因此在公路的日常養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)盡可能地保障道路排水系統(tǒng)的通暢，局部出現(xiàn)的小面積水毀要及時(shí)處治到位，避免水毀區(qū)域向兩側(cè)擴(kuò)張，同時(shí)也要對(duì)水毀原因要進(jìn)行多方面的分析、調(diào)查，總結(jié)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，做到有效的預(yù)防及治理，才能減少公路水毀損失。