公路水毀的成因及防治措施
公路水毀是指公路沿線的工程設(shè)施由于受到水的作用而遭到損壞的現(xiàn)象與過程,是各地共同存在的一個普遍問題,屬于一種常見的自然災害。尤其是山區(qū)道路每年都有公路水毀現(xiàn)象的發(fā)生,輕者路基路面損壞、影響公路通行能力,重者橋梁沖毀、中斷交通。由此造成的損失相當嚴重。因此,了解公路水毀的成因,加強公路水毀的預防,對徹底根治公路水毀具有重要的意義,是保障公路暢通的一個必備前提。
1公路水毀的類型和成因。
公路雖然主要是作為交通運輸建筑物,但一旦受到水流的作用,如跨河橋梁與河道并行的公路等,又會因是水工建筑物的性質(zhì)而遭遇到很多水力學問題。
公路建筑物遭遇的水力學問題可分為兩類:一類是水毀,系因洪水造成的各種程度的破壞;另一類是水害,是因洪水而帶來的經(jīng)濟損失。公路水害主要有:公路因洪水淹沒而中斷交通;小橋涵、路基邊溝被泥沙堵塞而需要疏通;道路被泥沙淤積而需要清除等。公路水毀從表現(xiàn)形式來說,主要有以下4種類型:路基沉陷、路基坍塌、橋涵破壞、防護與加固工程損壞。
1.1路基沉陷。路基沉陷是指路基在垂直方向上產(chǎn)生較大的沉降,路基的不均勻下陷,將造成局部路段的基層破壞,進而使路面破損,如水泥混凝土路面的斷板、瀝青混凝土路面的坑槽、龜裂等,降低路面行駛質(zhì)量,影響行車安全,甚至中斷交通。形成路基沉陷的主要原因有:
(1)填方路段填料選擇不當,施工過程中超厚度碾壓,壓實度不足;
(2)路基結(jié)構(gòu)組合不合理,彎沉過大,路面防水差,雨,雪水滲入路基;
(3)路基排水措施不當,路面、邊溝形成積水;
(4)缺少必要的排水和防護措施。
1.2路基坍塌。路基坍塌主要指路基土體或沿線山體(或土石混雜的堆積物)遇水軟化,在較陡邊坡無支撐的情況下,自身重量所產(chǎn)生的剪切力,超過了粘結(jié)力和摩擦力所構(gòu)成的抗剪力,因而土體沿松動面下墜散開。路基坍塌破壞了路基的整體性,損害了路面的通車功能,易造成交通中斷,是比較嚴重的水毀病害。形成路基坍塌的主要原因有:
(1)缺乏合理的排水措施,路基極易沖刷;
(2)路基邊坡土質(zhì)松軟、坡度過陡,缺乏必要的擋土墻等防護措施;
(3)構(gòu)成路基的土質(zhì)極差,巖石風化嚴重,遇水軟化。
目前公路水毀的重點主要是在山區(qū)公路上,不少路段與河道并行,一面傍山,一面臨河。很多路基是半挖半填或全部由填方筑成,填方多由開山廢渣填筑。盡管填方中有大量的大塊石構(gòu)成路基邊坡,但未做沖刷防護加固措施。這樣的填方路基邊坡在一般洪水條件下,因水位較低、流速不大,坡腳塊石又較大,坡腳邊坡比較平緩,是能夠抵御洪水沖刷而保持路基邊坡的穩(wěn)定。但在較大洪水條件下,水位較高、流量過大,而邊坡上部的塊石又較小,且含有不少石屑和土壤,坡度也比較陡。因此邊坡中的石屑、土壤、小塊石被沖走后,大多就造成了路基坍塌,出現(xiàn)很多缺口或半個以上路基被毀。在公路路基的水毀中,這樣的水毀占多數(shù)。
另外,也有不少沿河路線,由于河道變遷,使原來離河岸還有一段距離的路基,因河岸被沖而臨近河邊或遭到水毀,這類水毀多出現(xiàn)在寬淺變遷河段上。
在深挖段路基中,兩側(cè)山體由于坡度過陡,石質(zhì)較差,山上積水滲入山體或沿開挖面下泄,就形成了山體滑坡或泥石漉。
1.3橋涵破壞。橋涵破壞主要是指在山洪暴發(fā)情況下,洪水沖刷淘空橋基,使橋梁失穩(wěn)損壞或涵洞被毀,形成橋涵破壞的原因有:
(1)涵洞位置不當,孔徑偏小,滿足不了排洪要求;
(2)涵洞進口處理不當,泄洪時發(fā)生洪水流向偏差;
(3)橋位選擇不當,河床的地質(zhì)條件差,極易發(fā)生沖刷,進而影響橋梁基礎(chǔ)及墩臺結(jié)構(gòu);
(4)橋涵日常養(yǎng)護差,長期得不到清理,發(fā)生堵塞。水流不暢;
(5)河床變化較快,水流偏差較大。
橋涵水毀一旦發(fā)生,輕者洪水涌上路面,破壞路基路面,重者橋涵被沖斷,從而中斷交通。因此,橋涵類水毀是公路水毀預防中的重中之重,應引起高度重視。
1.4防護與加固工程損壞。防護與加固工程損壞主要是指擋土墻、駁岸等防護工程在不斷受到水流沖刷下基礎(chǔ)失穩(wěn),產(chǎn)生滑移破壞,產(chǎn)生破壞的主要原因有:
(1)防護加固工程地基軟弱或基礎(chǔ)設(shè)置不深;
(2)位置選擇不合理,擠壓河道,引起局部沖刷。
全國各地區(qū)公路養(yǎng)護部門每年都要投入大量資金用于水毀搶修和修復,每年都要修復不少路基防護構(gòu)造物。由于設(shè)計這些防護工程時往往憑經(jīng)驗估算,有不少基礎(chǔ)埋得很淺,有的還由于施工質(zhì)量差等原因而遭到重復水毀,即:修了被沖,沖了再修,有的重復到3次以上。路基沖刷防護工程不但沒有明顯增加,還出現(xiàn)“舊賬未清、又欠新賬”的現(xiàn)象,這種弊病也是造成構(gòu)造物易被水毀的原因之一。
現(xiàn)在還有不少公路測設(shè)單位對山區(qū)小型排水構(gòu)造物的測設(shè)缺乏系統(tǒng)設(shè)計,必須強調(diào)的是:山區(qū)排水構(gòu)造物不但要排水,還要輸沙,很多山區(qū)公路的邊溝和小橋涵因忽略了輸沙因素而造成堵塞,水漫路面,沖毀路面和路基,從而造成較大的公路水毀。
2公路水毀的防治
對于公路水毀,應預防為主,清除水毀隱患,仿患于未然;水毀恢復,也要有一支具有專業(yè)知識的技術(shù)隊伍,精心設(shè)計、精心施工,修一處、保一處,這也是公路水毀防治的大方針。
另外,各地方每年都可能遭到不同程度的水毀,對這些水毀進行認真調(diào)查和技術(shù)總結(jié)非常重要。通過調(diào)查總結(jié),尋求水毀真正原因,才能比較切合實際地進行水毀預防和水毀修復設(shè)計。同時也可搜集大量現(xiàn)場資料,對使用的科技成果進行檢驗、篩選和改進。積極推進科技的發(fā)展,對加快防治公路水毀有很大的現(xiàn)實意義。
目前有一種普遍的看法,即認為出現(xiàn)的洪水一旦超過了設(shè)計標準,公路建筑物遭到水毀是不可避免的。因此,為了使公路建筑物具有更大的安全性。就趨向于采用更罕遇的設(shè)計洪水標準,例如:將50年一遇提高到100年一遇,或者將100年一遇提高到300年二遇。這就促使公路橋梁趨向于修得更高、更長,公路路基修得更高,從而大量增加工程投資。
認真研究公路構(gòu)造物的水毀情況,不難發(fā)現(xiàn),公路構(gòu)造物遭到的水毀主要是由于設(shè)計依據(jù)不符合實際,或是公路構(gòu)造物遇到了設(shè)計時未料到的水力條件。
就橋梁而言,其可能遇到的水力條件是隨橋位河段的河道演化(自然或是人工的)而發(fā)生變化的。隨著洪水的增漲,橋梁可能處于由不漫水到漫水的水力條件,因此除了橋梁超過極限洪水以外,廣義而言,所有的橋梁都可視為漫水橋。