贵州省山区沿河公路路基水毁机理及防治对策

冯健雪

贵州省山区沿河公路路基水毁机理及防治对策

冯健雪

山区沿河公路；路基水毁；防治对策；贵州省

贵州省处于西南云贵高原山区，地形陡峻，地质环境复杂，公路自然灾害频发，其中山区沿河公路路基水毁是公路主要的自然灾害之一。每年夏季，强降雨或者持续降雨诱发大量的公路路基水毁灾害，路基水毁不仅破坏大量的交通附属设施，严重影响交通运输安全，还造成巨大的经济财产损失。据不完全统计，2013年贵州省公路水毁损失达到5200万元，其中50%是山区沿河公路路基水毁。因此，研究山区沿河公路路基水毁机理，科学合理地防治公路路基水毁灾害，对保障公路畅通运营、附属设施完好和减小水毁造成的经济损失具有重要意义。

一、山区沿河公路路基水毁类型及机理

通过大量的调查统计分析，贵州省山区沿河公路路基水毁灾害类型主要有:路面开裂、路基沉陷与坍塌、路基整体滑移、防护与加固工程损坏等。其所占比例分别为：路面开裂约占27%、路基沉陷与坍塌约占31%、路基整体滑移约占22%、防护与加固工程损坏约占14%、其他形式约占6%。

1.路面开裂

路面积水之后，水渗透到路面，使路面材料浸水达到饱和状态，在夏季高温暴晒之下，路面材料的含水率急剧降低，失去大量水分，路面材料内部基质会产生很大的张力，从而导致路面开裂。路面开裂对交通行车安全没有巨大的影响，但是水沿着路面缝隙渗入路基，在汽车荷载作用下，水、路基、荷载相互耦合作用加速了路面材料的老化和路基的破坏，从而对行车安全带来影响。

对大量路面开裂现象调查研究表明，沥青混凝土路面比水泥路面发生开裂的数量要少得多，原因是沥青路面的沥青混凝土是一种柔性材料，在高温条件下具有较强的赋水能力，具有良好的弹性力学性能，同等条件下发生脆性张拉现象的几率比水泥路面要小。

2.路基沉陷与坍塌

与路面开裂相比，公路路基沉陷与坍塌对公路交通运营有直接的不利影响。

公路属于带状构造物，跨越地区地质环境复杂，气候水文条件多变。在软土路基地段，由于没有有效地对软土路基进行处理，填料选择不当，施工过程中压实厚度超过规范值，碾压时压实度不够，路基承载力较低。路基排水措施欠缺，排水不畅，雨水浸入公路路基中，在车辆荷载作用下，荷载、水、路基土体相互作用，路基土体发生不均匀固结沉降，当达到极限承载力之后，路基发生沉陷，严重时路基失稳，在雨水的冲刷与侵蚀作用下，掏空路基，直接坍塌，进一步恶化公路交通运营环境条件。

在挖方路段，由于排水不合理，在雨水侵蚀与冲刷作用下，路基边坡被软化，自身重力增加，产生向下的剪切力。当超过边坡内摩擦力与粘结力时，边坡失稳直接坍塌，严重时导致公路中断，造成直接的经济损失。

3.路基整体滑移

路基整体滑移是一种严重的路基水毁灾害。由于路基地质环境复杂，路基在空间形态上可以看作是小边坡体。当山体地形地貌复杂、地质条件差、岩体结构组合特征为岩层走向与边坡相近，岩体风化严重，中间有软弱泥岩时，一旦遇水，极易软化发生路基整体滑移。发生路基整体滑移除了与地质环境有关外，还与排水措施不合理有关。如果受到长期遇水冲刷渗透作用，路基含水量将逐渐增高，路基土体的内摩擦系数和粘聚力均大幅度降低，最后将诱发路基整体滑动。

另外，由于缺乏加固支护措施，路基的整体抗滑力下降。调查研究表明，路基整体滑移的发生大部分集中在离河流较近的路段。河流水量越大，路基整体滑移就越容易发生。

4.防护与加固工程损坏

防护与加固工程主要是挡土墙、丁坝、护坦等结构物，防护与加固工程的损坏会大大降低交通运营效果，缩短公路使用寿命。防护与加固工程水毁损坏的原因在于：设计人员一般只考虑与土体的相互作用的关系，即抗土压力与抗倾覆性，而对强降雨条件下的抗灾能力往往不够重视。此外，防护加固工程在路基埋置深度上较浅，基础地质情况较差。贵州省山区公路的调查结果表明，防护加固工程损坏路段集中在河流凹岸一侧，在不断受到雨水冲刷侵蚀作用下，路基基础工程失稳，从而发生滑移破坏。

二、防治对策

1.防治原则

沿河公路路基的防治原则为：预防为主、防治结合；顺应水势、因势利导；绿色防治、全面系统。在防治过程中，要做到防患于未然，根据水流运动规律与结构，深入认识水流与路基水毁灾害的规律，从本质上找到根本、有效的防治措施，并且做到防护与生态环境相统一。公路水毁灾害是自然条件、地质条件、路基工程条件及人类工程活动等多种因素相互作用的复杂灾害问题，因此要全面、系统地分析其主要控制因素，对症下药，方能达到目的。

2.防治措施及适用条件

山区沿河公路路基水毁灾害发生的原因是多种因素相互作用形成的，针对公路水毁灾害，很多专家提出了很多解决方案。目前，山区沿河公路路基水毁防治措施有生物防护、干砌片石、浆砌片石、石笼抛石、浸水挡墙、护坦、丁坝、顺坝、改移河道等，但各使用条件有所不同。考虑贵州省地形地貌环境复杂，地表切割深度大，夏季降雨量大，根据调查研究分析提出了贵州省山区公路路基水毁灾害的防治措施，见表1所列。

表1 贵州省山区沿河公路路基水毁类型及防治措施

综上所述，贵州省山区沿河公路路基水毁灾害类型有路面开裂、路基沉陷与坍塌、路基整体滑移、防护与加固工程损坏。沿河路基水毁灾害主要是自然环境条件、地质条件、公路工程以及人类工程活动等多种复杂因素相互作用下的复杂问题。沿河路基水毁灾害的防治主要有生物防护、工程防护以及改移河道等措施，因此在设计、施工、运营养护过程中，要严格按照规范设计与施工，要加强气象水文、路基沉降的监测，采取多种防治措施综合运用。

（作者单位：贵州交通职业技术学院）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.7.023