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西藏同波路水毁常见类型及其治理方案

2018-07-12张艳君崔海涛任鑫龙

水利水电工程设计 2018年1期
关键词:石笼片石路堑

张艳君 崔海涛 任鑫龙

同波路项目位于西藏昌都市江达县,该地区降雨集中,年降水量为477.7 mm,集中在5~9月,占全年降雨量的77.9%~95.8%,因此,这个季节可能发生强降雨或洪水,引发公路水毁灾害。另外,该地区平均海拔在3 000 m以上,地势高陡,切割强烈,形成高山峡谷和高中山河谷两种地貌形态,这种特殊的地理条件极容易引发道路水毁灾害。

1 常见水毁类型及其治理方案

根据同波路水毁情况,实际常见的水毁类型主要有如下四大类:(1)路堤边坡滑移或坍塌;(2)路基沉陷;(3)路堑边坡坍塌;(4)防护工程的破坏。

1.1 路堤边坡滑移或坍塌

在强降雨和超高洪水的浸泡作用下,路堤土体遇水软化,在较陡边坡且无支撑的路段,土体自身重量所产生的剪切力,超过了黏结力和摩擦力所构成的抗剪力,因而土体沿松动面下坠散开,导致边坡滑移。

另外,由于洪水流速较大,强烈冲刷坡面的泥沙颗粒,将其带走形成坡面冲刷;再者是坡脚冲刷,河湾、对岸挑流绕流等引起的螺旋流冲刷填方边坡的坡脚,坡脚河床泥沙被带走,使边坡因上部重力作用失去稳定而坍塌。坡脚冲刷是造成路基水毁的主要原因之一。

对于沿河的路堤边坡,应从提高坡面和坡脚的抗冲能力入手,治理方案如下:

(1)对于路堤边坡受冲刷严重的路段,可采用块石对坡面进行防护,填至最高洪水位以上0.5~1.0 m即可,如图1。

图1 块石护坡路段标准横断面(单位:mm)

(2)对于路堤边坡坡脚淘刷严重的路段,可采用铅丝石笼护坡进行防护。它属于柔性防护,随着河床冲刷,可适应路堤边坡变形,石笼会随之下沉而不会断裂破坏。下沉到一定程度后,只需在石笼上继续放置新的石笼即可,如图2。

图2 铅丝石笼防护路段标准横断面(单位:mm)

(3)如若路堤边坡处于河流弯道的凹岸位置,河床过水断面较窄,水流流速较大,冲刷、淘刷作用较大,此时要尽量避免压缩河道,宜采用片石混凝土挡墙对边坡进行防护,墙后利用碎石土回填压实,挡墙高度高于最高洪水位0.5~1.0 m。另外,要求挡墙基础埋深为冲刷深度以下1.0~1.5 m,考虑到实际施工过程中,由于施工条件、地质等因素影响,挡土墙基础可能无法埋置到要求的深度,此时必须对基脚进行防护,可以加铅丝石笼护脚或利用插筋将挡墙基础与基岩牢固连接,以减弱洪水来临时对挡墙基础的淘刷破坏作用,如图3。

图3 片石混凝土挡墙路段标准横断面(单位:mm)

1.2 路基沉陷

路基沉陷是指路基在垂直方向上产生较大的沉降,路基不均匀下陷,造成局部路段的水泥稳定碎石基层破坏,并与路面混凝土板脱空,易引发面板断裂。

对于路堤沉陷,混凝土面板脱空,需要拆除混凝土面板后对路基进行处理,处理完毕后铺设混凝土面板。

1.3 路堑边坡坍塌

路堑边坡坍塌主要以崩塌为主。即陡坡或悬崖上的大块岩(土)体在重力作用下,突然向下塌落。崩落的岩块顺山坡翻滚、跳跃、撞击、破碎,最后落于坡脚和混凝土路面处。连续强降雨会导致路堑上方自然坡面流入路界的地表水径流量急剧增加,在坡体稳定性较差且路堑上方截排水设施设置不足时,导致大量坡面水流入岩体之间,并溶解和软化裂隙充填物形成软弱面,最终导致边坡崩塌。

针对路堑边破坍塌,拆除破损严重的主动防护网,清除塌方体,如有必要可按原设计要求恢复或增设主动防护网。原设计排水边沟堵塞处应予以清理,损坏处重新砌筑排水边沟。

1.4 防护工程的破坏

防护工程的破坏主要指路基防护(挡土墙等)构造物在超标准洪水的冲刷下,基础悬空,结构物整体变形、滑移,从而导致整个结构物的坍塌。经现场调查统计,沿河挡墙的破坏较为严重,特别是位于河流弯道凹岸处的路堤挡墙,损毁极为严重。另外,部分路段洪水上涨后淹没挡墙,水流将墙后填土掏空冲走,再加上超标洪水的巨大动水压力,最终导致了挡墙的倾覆、坍塌。

调查分析后认为处于河流弯道凹岸处的路堤边坡挡墙,属于易破坏地段。在恢复这些位置的挡墙时,宜提高强度,避免发生重复水毁,因此,可采用片石混凝土挡墙,挡墙墙趾埋深为冲刷深度以下1.0~1.5 m。

另外,对于局部沿河路堤挡土墙,尚未失稳,但是基础裸露。此时可在挡墙外侧加设片石混凝土护坦型式,防止水流进一步淘刷原挡墙基础。具体形式详见图4。

2 公路水毁治理时其他建议和措施

(1)洪灾过后,可能会有部分沿河挡墙虽未发生裂缝、倾斜、垮塌等现象,但有可能存在基础被冲刷、掏空的情形,存在一定的安全隐患,有可能发生垮塌。建议水毁治理时应加大调查力度,排查隐患。

图4 片石混凝土护坦防护横断面(单位:mm)

(2)塌方处的土石方,经人工筛选,可以将分化程度低、无裂缝且强度较高的岩石用于块石护坡、铅丝石笼防护、片石混凝土挡墙等处,尽量就近消化。

(3)从实际公路水毁统计情况来看,几乎所有沿河挡墙坍塌都发生在河流弯道的凹岸处,因为凹岸处的河水淘刷作用比较强烈,淘刷深度较深,且淘刷范围较长,建议在河流弯道之后的直段内增加边坡防护措施。

3 结语

同波路所处地区夏季降雨降为集中,且地处高原地区,属于高山峡谷和高中山河谷地貌形态,极易引发道路水毁灾害。根据实地调查统计,水毁类型主要有4种:(1)路堤边坡滑移或坍塌;(2)路基沉陷;(3)路堑边坡坍塌;(4)防护工程的破坏。结合上述多种水毁类型,治理方案主要有路堤边坡片石混凝土挡墙恢复、铅丝石笼护坡砌筑、块石护坡、片石混凝土护坦防护等。

另外,沿河挡墙坍塌多发生在河流弯道的凹岸处,在进行公路水毁治理时,这点要引起高度重视。

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