浅谈公路施工前期水系调查

郑 勇

(上海建工集团股份有限公司，上海 200080)

0 引 言

正在建设中的环天府新区快速通道起于眉山市西南，途经眉山市彭山区、仁寿县，止于是简阳市三岔湖旅游环线。该项目线路全长48.5 km，设计速度为80 km/h，双向四车道，路基宽度25.5 m。

由于眉山地区地处川西平原，降雨众多、地表水系错综复杂，加之设计单位在前期调查过程中局限性。设计文件中存在涵洞位置与实际不符，涵洞标高不能满足通水的要求，部分涵洞设计尺寸偏小或涵洞设置不够，路基防护形式设计不合理，软土地及处理位置及范围不准确、排水系统设置及断面尺寸不合理等。由此导致部分路段路基两侧大面积积水，淹没农田及水利设施及影响当地居民正常出行；本文将围绕水文水系调查的影响和调查内容做全面阐述。

1 水文水系调查对设计施工的影响

1.1 对小桥涵的影响

在公路建设中，由于路基阻断原有的地形地貌、河流、沟渠，打破了建设区内水网间交互平衡，易使沿线造成局部汇水区，低洼地带产生内涝区，给沿线居民生产生活产生一定的影响，同时局部水流的冲刷对路基安全稳定也造成一定的隐患。而小桥涵存在正好减缓路基阻隔造成的影响，使路基两侧的水系重新形成联通。再加上路基浸水防护工程的引流，使原来局部散排的水网形成有组织排水，减缓对原地貌及路基的冲刷。如环天府快速通道项目全线原设计有单跨桥梁6座，排水圆管涵及盖板涵98座，桥涵设置密度达到466 m/座，局部地段小桥涵的设置密度甚至达到了300 m/道。但在项目实际建设过程中，部分地段由于涵洞设置位置不当，涵洞及排水工程断面尺寸变小造成排水不畅，集中汇水过大，造成大量农田、民房被淹，严重影响地方百姓的生产生活。针对这些问题，施工单位会同设计地勘一道结合现场实际排水灌溉需要对涵洞设置逐一进行梳理。对部分路段涵洞设置位置不合理，涵洞断面尺寸不符合现场排水要求，涵洞高度不利于排水以及排水沟、截水沟等问题进行相应的变更调整。包括对部分涵洞位置、长度和断面尺寸进行调整，部分路段增加倒虹吸、排水管涵、PE管涵等。经过第二个雨季考验后，水毁现象得到的显著的改善。

所以说在项目施工前，做好桥涵相关的水系的调查至关重要，直接影响后期桥涵的施工及运营管理。

1.2 对路基工程的影响

公路路基工程受水文水系影响涉及范围广，主要表现在地下水、低洼地带汇水对路基地基的影响；地表水系对排水沟、边沟、截水沟等排水工程长度、位置及断面尺寸的影响；汇水区、河流、水库等对防护影响。

(1)路基地基、防护工程

路基地基直接承受道路结构层全部荷载，它的结构稳定直接影响道路的运行质量。大量的失败案例表明路基由于受到水流的长时间冲刷、雍水浸泡等作用下，路基边坡时常会出现被局部掏空、边坡垮塌、防护结构物被水流冲毁；而地基则会出现软化、内聚力减小、抗剪强度显著下降，由此造成路基下沉、开裂，严重则处出现整体垮塌。特别是在山前平原低洼地带、浸水路基、水库地区、泥石流地带、岩溶地段、涎流冰地段以及河沟密布区域对水系水文的调查更为关键，将直接影响道路工程的后期安全正常运行。如环天府新区快速通道在施工过程中，主线右侧K38+750～K38+880处，2018年由于特大暴雨，左幅路基收到大面积汇水的冲刷，边坡受到冲刷出现垮塌。灾后会同设计单位研讨在该处增设混凝土实体护坡。2019年雨季过后该处没有再次水毁现象。同时我们在实际施工过程中结合现场情况，调整7处骨架护坡变更为实体护坡，将6处一般路肩墙变更为浸水路肩墙，同时新增12处软土地基处治，极大缓解水系对路基带来的不利影响。

(2)排水工程

众所周知公路工程中排水工程主要包括：边沟、排水沟、截水沟、排水涵洞、倒虹吸、蒸发池、渗沟、盲沟、暗沟等水工构筑物。它们是否满足汇水排水使用功能，首先是要做好对周边水文水系的深度调查。没有完备的调查资料设计将没有第一手的设计依据，设计也将无从下手。而走马观花式的调查资料对于设计来说实际意义往往也不大，对后期项目的运营及维护也产生很大的影响。

对于地表水系的联通、排泄与汇集，主要是以边沟、排水沟、截水沟、排水涵洞、倒虹吸、蒸发池等构筑物完成。由于路基时常收到地表的侵扰，宜造成基底软化下沉，严重易造成路面开裂及整体水平位移而最终形成路基垮塌。而相关设计也受到调查区内的水系分布，沿线的地形地貌、汇水区域面积、平均降雨量、设计洪水频率相对应的24 h降雨量以及历史洪水资料等相关的水文调查资料影响。以环天府新区快速通道为例，在主线K37+140～K48+652段施工过程中，由于设计在前期由于对地方汇水认识不足，很多地方排水沟断面设置偏小，甚至没有设置排水沟。大雨过后，路基两侧大量积水长时间无法排除。对路基基底及边坡产生很大的影响。如主线左侧K47+360～K48+580排水沟，设计按照普通填方边沟设计，没有考虑到除道路汇水外，还有来自旁边小区的集中汇水，设计排水沟断面尺寸不能满足排水要求。设计单位根据现场实际将排水沟断面由0.7 m2调整为3 m2，同时将流水纵坡由5‰调整为15‰，后期运行中没有再出现排水不畅的问题。

2 水文水系调查方法、范围和内容

因地勘资料的局限性导致设计文件与现场存在一定的差异，因此在对图纸大体的了解后，应对现场地方交通道路、水文水系、地质构造条件、沿线岩土力学性质、取弃土场的设置、贮量与容量等进行现场勘查，而水文水系调查应作为重点。下文将重点论述水文水系的调查的方法、范围及内容。

2.1 水系调查的方法

进场施工前，由技术负责人组织技术部门、生产部门、材料部门、商务部门、综合部门、试验室、测量队等相关部门在完成图纸梳理的情况下开会讨论施工调查的内容清单。并将调查内容布置到具体部门或班组分组落实。

调查队伍现场核对与调查应与图纸复核实行互动，切忌走马观花，不求甚解。同时注意走访当地群众和气象、水文部门，及时获取第一手的气象水文档案资料，地下水丰富地区注意进行必要的水利联系调查，为后续顺利施工提供有力支撑。完成施工调查后，组织对收集整理的第一手资料进行分析比对、审核汇总，对存在偏差的调查内容应重新进行补充调查，对特别重要的地方应进行专项全面调查，务必使调查资料准确完备。优化调整后的调查资料整理成册，形成最终的成果报告，分发给相关管理部门，为后续施工规划和组织作详实的参考依据。

图1 水文水系调查流程图

2.2 水文水系调查范围和内容

(1)平原缓坡、低洼地带汇水调查

平原缓坡、低洼地带汇水水量大，持续时间长，影响路基边坡及路基地基、道路结构物稳定。该处积水主要通过排水沟、边沟、涵洞、倒虹吸等构筑物排除。因此项目施工前应做好以下调查工作。

①沿线地形地貌，汇水区域流域面积；②地质特征资料和区域地质图和土壤资料；③多年平均降雨量，与设计洪水频率相对应的24 h降雨量及雨力等；④涵位附近上下游坝、闸、渠等水利设施的修建情况和水文资料；⑤分散排水的方式、沟渠走向、水系分布图及最大排水能力。⑥地区性洪水对周边影响区域、范围及高度。

(2)对主干河流、河沟水渠水文水系调查

通过河流、河沟水渠是沿线地方排除地表水及地下水主要方式。通过对它们调查直接影响桥涵、路基设计施工，对于河流、河沟水渠主要包括。

①主河道、河沟流水比降、纵横坡度资料。

②地区性洪水计算方法、历史洪水资料、各河沟洪水计算成果。

③主要河水最高洪水位、常水位、最低水位的高程，发生时间、持续时间等水位变化情况，河流的水流量、流速情况。受潮汐水影响的河流还需了解潮水的涨落时间，潮差及潮流等情况(沿海地带)。

④通过现场踏勘及与周边村民的走访确定施工沿线人工沟渠、暗渠的走线和位置、断面尺寸、管径及使用性质等关键数据。

⑤沟渠地面标高及流水面标高及涵洞相接路面的标高。

(3)对地下水调查

地下水对路基的侵害事故时有发生，特别是在南方多雨地区、沿海地区及喀斯特地貌分布广泛的川滇黔桂地区尤其明显。因此做好对地下水的调查非常重要。

①项目沿线河流分布，山川走线、裂隙分布，地下水分布、地下水位高度、可能存在的潜水、承压水分布情况；

②当地雨水聚集与散流去向，地下水与周边水系的联系情况。

3 结 语

通过对环天府新区快速通道施工过程中失败的教训及对应的处理措施，总结得到了关于在项目施工前的水文水系调查一些经验和技巧。主要包括：项目施工前做好对平原缓坡、低洼地带汇水调查，主干河流、河沟水渠水文水系调查，地下水调查等。

详尽的水文水系调查将大大缩短施工周期、保证施工质量，减少施工期间不必要的经济损失(机械设备的浪费，劳动力的窝工损失)，提高项目的综合功效。