公路路基水毀修復工程設計和加固措施

摘要：公路路基的水毀修復工程設計和施工技術(shù)研究是保障公路交通安全的重要環(huán)節(jié)。本文介紹公路路基水毀修復工程設計的基本原則，探討公路路基水毀修復工程施工技術(shù)的關(guān)鍵要點，通過對相關(guān)文獻的梳理和案例分析，提出公路路基水毀修復工程設計和施工技術(shù)研究中存在的問題和挑戰(zhàn)。經(jīng)過實踐證明，通過優(yōu)化公路路基的水毀修復工程設計和施工操作，能提高工程設計的合理性，加強施工操作的可行性，對于保障公路交通安全和穩(wěn)定運行具有重要意義。

關(guān)鍵詞：公路路基；水毀修復；設計；施工技術(shù)；研究

中圖分類號：TU99"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：2096-2118（2024）06-0102-04

Design and Reinforcement Measures for Highway Subgrade

Water Damage Repair Engineering

YANG Zhenming

（Lanzhou Qianyuan Transportation Planning and Design Consulting Co.，Ltd.，Lanzhou Gansu 730030，China）

Abstract：The design and construction technology research of highway subgrade water damage repair project is an important link to ensure highway traffic safety.This paper introduces the basic principles of highway subgrade water damage repair engineering design，discusses the key points of highway subgrade water damage repair engineering construction technology，and points out the existing problems and challenges in highway subgrade water damage repair engineering design and construction technology research through the review of relevant literature and a case analysis.Practice has proved that optimizing the design and construction operation of highway subgrade water damage repair engineering can improve the rationality of engineering design and strengthen the feasibility of construction operation，which is of great significance to ensure the safety and stable operation of highway traffic.

Keywords：highway subgrade；water damage restoration；design；construction technology；research

0 引言

公路是一個地區(qū)交通運輸?shù)闹匾M成部分，不僅連接著各城市和鄉(xiāng)村，也是經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎設施。但在自然災害的影響下，公路路基往往會受到水毀的破壞，給交通運輸帶來嚴重的影響。水毀是指由于暴雨、洪水等原因，導致公路路基發(fā)生沖刷、塌陷、斷裂等現(xiàn)象，導致公路無法正常使用，甚至給交通運輸安全產(chǎn)生嚴重威脅。因此，進行公路路基水毀修復工程設計和施工技術(shù)研究顯得至關(guān)重要[1]。

1 工程概述

本項目為天水公路事業(yè)發(fā)展中心2021年G310線公路水毀災后修復工程。該路線為二級公路，路基寬度為8.5 m，路面寬度為8 m。所采用的是瀝青混凝土作為道路表面材料。原路面結(jié)構(gòu)層為：4 cm厚AC-13細粒式瀝青混凝土上面層+5 cm厚AC-20中粒式瀝青混凝土下面層+20 cm厚水泥（5%）穩(wěn)定碎石基層+20 cm厚水泥（3.5%）穩(wěn)定碎石底基層+15 cm厚天然砂礫墊層。自2021年入夏以來，甘肅省隴東、隴東南地區(qū)降雨頻繁，降雨量大，天水市也普降大雨，對全市公路造成了不同程度的水毀病害。本項目涉及 G310 線出現(xiàn)不同程度路基沉陷、邊坡滑塌、擋墻損壞，排水設施損壞、河道沖刷路基等水毀病害，嚴重處有泥石流、山體滑坡等地質(zhì)災害發(fā)生，一度造成交通中斷，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟財產(chǎn)損失，嚴重影響著沿線居民的出行和行車安全，急需進行維修處置（如圖1所示）。

2 公路路基水毀修復設計原則

2.1 安全原則

安全原則要求在進行公路路基水毀修復設計時，必須優(yōu)先考慮交通安全。在水毀修復過程中，可能存在路基變形、路面破損、邊坡塌方等情況，對行車安全造成潛在威脅。因此，在修復設計中，要充分考慮道路的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載能力，確保修復后的路基能承受正常的交通負荷，防止再次發(fā)生事故；對于邊坡塌方等地質(zhì)災害，要進行專業(yè)評估，采取適當?shù)募庸檀胧?，避免土石滑坡對道路造成危害。同時，安全原則要求在修復設計中要考慮環(huán)境和周邊設施的安全，水毀修復涉及河流、橋梁、涵洞等與公路相連的設施。在修復設計中，要確保這些設施的安全性，防止影響到周邊環(huán)境和其他交通工具的正常使用。

2.2 經(jīng)濟原則

公路路基水毀修復設計是保障天水公路安全通行的重要措施。在進行修復設計時，經(jīng)濟原則是必須遵循的重要原則，根據(jù)經(jīng)濟原則，在進行公路路基水毀修復設計時，要綜合考慮修復成本與效益之間的平衡，如材料、勞動力、設備等費用，而效益則體現(xiàn)在修復后的延長道路使用壽命、提高通行安全性、促進經(jīng)濟社會發(fā)展等方面。因此，在進行修復設計時，確保在有限資源條件下，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。同時，經(jīng)濟原則要求在公路路基水毀修復設計中，合理利用現(xiàn)有資源，避免浪費。在修復設計中，應采用可再生材料、回收利用材料等方法，以降低修復成本。另外，要充分利用現(xiàn)有設備，提高工作效率[2]。

2.3 環(huán)境原則

一方面，應減少土壤侵蝕。在水毀修復設計過程中，工作人員要根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采取合理的修復措施，有效控制水流對土壤沖刷的影響。例如：通過設置防沖設施，如擋土墻、護坡、護岸等，防止水流直接沖刷路基土壤；利用植被增加土壤的抗沖蝕能力，并通過合理的植被配置，減少水流的速度和沖擊力，降低土壤侵蝕的風險。另一方面，應保持生態(tài)平衡。公路路基水毀修復設計要充分考慮周邊生態(tài)環(huán)境，盡量減少對動植物棲息地的破壞。在設計過程中，盡量避開敏感生態(tài)區(qū)域和保護區(qū)，合理規(guī)劃路線，減少對生態(tài)環(huán)境的影響。同時，在修復過程中，要進行植被恢復和生態(tài)修復工作，有效保持生態(tài)平衡。另外，應選擇種植適應性強的本地植物，使其能適應當?shù)氐臍夂蚝屯寥罈l件，并加強對植被的管理，確保其生長良好，從而起到保護生態(tài)環(huán)境的作用。

3 公路路基水毀修復設計流程

3.1 建設條件調(diào)查

在進行修復設計前，要進行建設條件調(diào)查，從而確定修復設計的具體方案。第一，調(diào)查水毀情況。在進行修復設計前，要對公路路基水毀的具體情況進行評估，主要包括水毀程度、受損范圍、對交通運輸造成的影響等。通過全面了解水毀情況，能為后期修復設計提供準確的數(shù)據(jù)支持。第二，調(diào)查地質(zhì)條件。地質(zhì)條件是公路路基水毀修復設計的重要參考因素，需要對修復區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造、土壤類型、地下水位等進行詳細調(diào)查，以幫助工程師了解地質(zhì)條件對路基穩(wěn)定性的影響，從而制定相應的修復措施。第三，調(diào)查氣候條件。氣候條件對公路路基水毀修復設計有很大的影響，需要了解修復區(qū)域的降雨量、洪水發(fā)生頻率等氣候數(shù)據(jù)，確定設計工程的排水能力，并選擇合適的材料和施工方法，確保修復后的路基能完美抵御未來的水毀風險[3]。

3.2 工程地質(zhì)勘查

地質(zhì)勘察是對公路路基水毀現(xiàn)場進行詳細的地質(zhì)調(diào)查，從而獲取地質(zhì)信息和水毀現(xiàn)場的地質(zhì)特征。在地質(zhì)勘察中，要考察地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)、地下水位等地質(zhì)因素，通過采集土樣和巖石樣品進行室內(nèi)試驗和室外觀測，進一步了解土壤和巖石的物理力學性質(zhì)，準確評估其抗水毀能力。還要監(jiān)測地下水位的變化規(guī)律，了解水毀發(fā)生的原因，為后期水毀修復設計提供依據(jù)。水文勘察是對公路路基水毀現(xiàn)場的水文環(huán)境進行分析，在水文勘察中要考察降雨量、徑流狀況、地表水位等水文因素，有利于相關(guān)人員了解水毀現(xiàn)場的洪水情況和水文特征。通過分析水文數(shù)據(jù)和洪水歷史，評估水毀發(fā)生的頻率和規(guī)模，為水毀修復設計提供參考；對水毀現(xiàn)場的水流方向、水流速度等進行測量，從而了解水毀的沖擊力和侵蝕狀況，為后續(xù)修復工作提供依據(jù)。地質(zhì)災害評價是對公路路基水毀現(xiàn)場的地質(zhì)災害潛勢進行預測。在地質(zhì)災害評價中，需要對地質(zhì)災害的類型、規(guī)模、影響范圍進行調(diào)查，了解地質(zhì)災害對公路路基的威脅程度。通過評估地質(zhì)災害潛勢，制定地基修復方法，提高公路路基的抗災能力[4]。

3.3 穩(wěn)定性計算

為了保障公路的正常使用，應進行水毀修復設計，而穩(wěn)定性計算是水毀修復設計的重要環(huán)節(jié)，穩(wěn)定性計算的關(guān)鍵點如下：第一，確定設計水平。在進行穩(wěn)定性計算前，需要明確設計水平，即設計防洪標準，根據(jù)不同地區(qū)的氣候、降雨情況、河流流量等因素，選擇適當?shù)脑O計水平，設計水平過低會導致修復后的路基仍然容易受到洪水侵襲，而設計水平過高則會造成不必要的經(jīng)濟開支。第二，確定設計洪水位。設計洪水位是指在設計水平下，洪水水位與路基之間的最小安全距離。根據(jù)地形和水文特征，工作人員要通過數(shù)學模型確定設計洪水位，對于保障路基的穩(wěn)定性至關(guān)重要，如果洪水位過高，路基可能會被沖毀；如果洪水位過低，路基則可能會發(fā)生積水。第三，強度計算。強度計算是確定路基在洪水沖擊下是否能夠保持穩(wěn)定的關(guān)鍵步驟，在進行強度計算時，要考慮路基土質(zhì)特性、坡度、坡面覆蓋物和排水設施等因素。通過使用適合的計算方法，定量分析其穩(wěn)定性，并確定是否需要進行加固措施，如加寬路基、設置護坡、加強排水等?；谝陨先c，通過明確設計水平、確定設計洪水位、進行強度計算，有效修復水毀路基，保障公路的正常運行[5]。

3.4 設計方案選擇

在制定修復設計方案前，必須對受損路段進行實地勘察，勘察人員要仔細觀察受損路段的情況，如土壤類型、地下水位、路面破損程度等，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。還要考慮附近的地理環(huán)境、氣候條件等因素，全面了解受損路段的具體情況，為后期修復設計提供準確的數(shù)據(jù)支持。在實地勘察的基礎上，要制定多個修復設計方案，并進行比較與評估。方案比選應綜合考慮修復成本、施工難度、修復周期、環(huán)境影響等因素。同時，在選定修復設計方案后，要邀請相關(guān)領(lǐng)域的專家進行評審，對方案的合理性提供專業(yè)意見，發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，提高修復設計方案的質(zhì)量[6]。

4 公路路基水毀修復加固施工措施

4.1 擋土墻施工

公路路基是天水公路的基礎結(jié)構(gòu)，承載著行車和交通運輸?shù)闹匾蝿?，但在遭受水毀損壞后，公路路基需要進行修復施工才能恢復其正常功能。其中，擋土墻施工是公路路基水毀修復加固的重要措施之一。首先，選擇合適的材料。擋土墻施工材料的選擇至關(guān)重要，通常擋土墻材料主要包括混凝土、磚石和鋼筋等。在選擇材料時，要考慮擋土墻所需強度、穩(wěn)定性、耐久性等因素，結(jié)合施工成本和可行性等因素，選擇經(jīng)濟合理且適用的材料。其次，設計合理的擋土墻結(jié)構(gòu)。擋土墻的結(jié)構(gòu)設計應該符合工程要求和施工環(huán)境，要根據(jù)實際情況確定擋土墻的高度、寬度和傾角等參數(shù)；根據(jù)地質(zhì)條件和土壤特性等因素，選擇適當?shù)膿跬翂︻愋?，如重力式擋土墻、加筋擋土墻、抗滑擋土墻等；合理布設擋土墻的排水系統(tǒng)，確保排水暢通，防止積水對擋土墻產(chǎn)生不良影響。最后，嚴格控制施工質(zhì)量。在擋土墻施工過程中，必須嚴格按照設計要求進行操作，確保施工質(zhì)量。如錨定板擋土墻適用于一般地區(qū)墻高≤10 m 的路肩墻或路堤墻，設計時可采用單級或雙級，在雙級墻的上下級之間應設平臺，單級墻高≤6 m，雙級墻總高度宜≤10 m。先做好地基處理工作，確保地基堅實平整；需要按照設計要求進行擋土墻的分段施工，確保每個施工段的穩(wěn)定性。同時，要保證擋土墻的連接部位牢固可靠，避免出現(xiàn)松動和傾斜等問題；在施工過程中及時修復施工中可能出現(xiàn)的缺陷，確保擋土墻的施工質(zhì)量[7]。

4.2 土釘墻施工

在進行天水公路路基水毀修復加固施工時，土釘墻是一種常用的加固措施。土釘墻的材料主要包括土釘、錨桿、噴射混凝土。土釘要選擇質(zhì)量好、抗拉強度高的材料，如高強度鋼筋。錨桿應具有良好的耐腐蝕性能，才能確保長期穩(wěn)定的土釘墻結(jié)構(gòu)；噴射混凝土應具有較高的強度和黏結(jié)力，從而保證土釘墻的整體穩(wěn)定性。同時，土釘墻的排列布置應根據(jù)實際情況，綜合考慮地質(zhì)條件、坡度等因素，合理確定土釘墻的間距和層數(shù)。通常情況下，土釘墻間距為1.5 m～2.0 m，層數(shù)為2～3層，并根據(jù)施工條件，確定土釘墻高度和傾斜角度，以確保土釘墻具有足夠的承載能力。此外，在進行土釘墻施工時，應按照設計要求進行施工，保證土釘?shù)那度肷疃确显O計要求；在噴射混凝土過程中，要控制噴射壓力和噴射時間，確?；炷脸鋵嵅⑴c土釘緊密黏結(jié)；施工過程中還需進行質(zhì)量檢驗，檢測土釘?shù)目估瓘姸群蛧娚浠炷恋膹姸?，保證土釘墻的施工質(zhì)量[8]。

4.3 重力式擋土墻

重力式擋土墻也是一種常用的水毀修復加固施工措施，該結(jié)構(gòu)由一系列由土石材料組成的墻體構(gòu)成，通過重力作用來抵抗土體的壓力，從而穩(wěn)定路基（見圖2）。工程師需要根據(jù)實際情況評估土體的穩(wěn)定性、滑坡風險等，并確定重力式擋土墻的尺寸和位置，要考慮地質(zhì)條件、水文情況、環(huán)境要求等因素，確保施工過程中的安全性。在施工準備階段，包括清理工作區(qū)域，移除原有的土體和碎石，以及修復路基，應預留出足夠的空間來容納擋土墻的建造。在進行擋土墻的建設時，應在路堤上鋪設防護層，以防止水流沖刷和侵蝕土體；根據(jù)設計要求，將土石材料逐層堆積在路堤上，并使用振動器對其進行壓實，增加墻體的穩(wěn)定性；為了確保擋土墻的排水性能，要設置恰當?shù)乃胶痛怪迸潘到y(tǒng)。最后，應進行擋土墻的表面處理和修飾。包括在擋土墻表面覆蓋防水材料，以防止水分滲透和侵蝕，并根據(jù)實際情況考慮添加裝飾層，提高擋土墻的外觀美觀度。

5 結(jié)論

綜上所述，本研究主要針對天水公路路基水毀修復工程設計和施工技術(shù)進行深入研究。通過大量的實地調(diào)查和數(shù)據(jù)分析，得出以下結(jié)論。

1） 水毀對公路路基造成嚴重的損壞，如果不及時進行修復，會影響公路的正常使用和交通運輸?shù)陌踩?。因此，正確的設計和施工技術(shù)是保證修復效果的關(guān)鍵。

2） 不同地區(qū)的地質(zhì)條件和水文特征各不相同，在設計過程中要進行詳細的調(diào)查。需了解地質(zhì)條件和水文特征，以制定出合理的修復方案，確保修復工程的穩(wěn)定性。

3） 在選擇材料方面，應根據(jù)具體情況選擇抗水腐蝕、抗?jié)B漏、抗沖刷等性能良好的材料。在施工方法上，根據(jù)地質(zhì)條件和修復目標選擇適合的方法，如加固土壤、加設排水系統(tǒng)等，以確保修復工程的質(zhì)量。

4） 修復工程完成后，要進行定期檢測和維護，及時處理可能出現(xiàn)的問題，避免再次發(fā)生水毀，從而確保修復工程的長期穩(wěn)定性。

參 考 文 獻

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編輯：楊 洋