張 源，施學(xué)東

(新疆石河子公路管理局)

省道S101線公路水毀的成因與防治措施

張 源，施學(xué)東

(新疆石河子公路管理局)

省道S101線公路全長(zhǎng)308 km，四級(jí)路有302公路，這些公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，缺少必要的防護(hù)構(gòu)造物，不能滿足泄洪的需要，抗災(zāi)能力先天不足，部分公路是沿溪線，半填半挖工程較多，一遇到暴雨、山洪沿河公路及其防護(hù)建筑物就會(huì)因洪水沖淘刷而造成路基坍塌、挖方路段邊坡塌方和泥石流等災(zāi)害。而真正困擾公路養(yǎng)護(hù)單位的是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，技術(shù)問(wèn)題和一些人為因素。將從自然因素、非自然因素、設(shè)計(jì)因素、人為因素和經(jīng)濟(jì)因素等方面來(lái)分析省道S101線K167～K308段水毀的成因，并針對(duì)各種因素提出了相應(yīng)的防治措施。

公路;水毀;防治措施

1 水毀的成因

1.1 自然因素

(1)邊坡塌方形成的原因

省道S101線位于天山山脈，沿線山高溝深，地勢(shì)陡峻，并且地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斷裂發(fā)達(dá)，屬新構(gòu)造動(dòng)強(qiáng)烈，地震裂度大的地區(qū)，其表面淺層破碎，植被生長(zhǎng)不良，坡面侵蝕及風(fēng)化作用強(qiáng)烈，極易于發(fā)生山體邊坡塌方。如K173～K175段多處每年春天冬雪融化后和夏秋季下完中量的雨后都會(huì)發(fā)生風(fēng)化的巖石邊坡塌方，路面上堆積著大量的巖石和泥漿而阻斷交通的事，小的幾十立方，大的幾百立方。

(2)泥石流形成的原因

S101線在地形上多為狹窄而幽深的峽谷，谷壁陡峻，溝床狹窄，縱坡較大，而公路的走向多與河谷相交。松散的固體物質(zhì)在雨水的浸潤(rùn)作用下，固體物質(zhì)得以大量充水達(dá)到飽和或過(guò)飽和狀態(tài)，物質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞，磨擦力減小滑動(dòng)力增大處于塑化狀態(tài)，雨量大到一定程度后形成暴雨，暴雨夾帶著大量的土等固體物質(zhì)匯入陡峻的河谷，形成突然的短暫的間歇的暴雨泥石流。沿線區(qū)域地山區(qū)公路發(fā)生的泥石流可歸納為以下兩種類型。

①稀型泥石流:每年沿線路多有發(fā)生。如K174+368處山谷出口的過(guò)水路面每年春天冬雪融化后和夏秋季下完暴雨后，路面上都會(huì)堆積著大量的泥石而阻斷交通的事，小的十幾立方，大的幾十立方。

②粘性泥石流:水和固體物質(zhì)凝聚為粘稠的整體，以相同的速度作整體運(yùn)動(dòng)堵塞橋涵，擠壓河道，抬高河床，致使沖毀路基、路面及防護(hù)設(shè)施或淤埋路基。如K228+400處一道直徑1.5 m的圓管涵就因?yàn)槟嗍鞫氯撕芏购磮?bào)廢，后續(xù)的泥石流把涵洞出口的急流槽和截水墻全部沖毀，造成了路基坍塌了2/3交通一度中斷，養(yǎng)護(hù)單位為疏通道路便用裝載機(jī)挖公路左側(cè)的山體回填到右側(cè)的路基坍塌處，經(jīng)過(guò)數(shù)次挖、填，原本是直線段的道路現(xiàn)在已成了半徑非常小的左轉(zhuǎn)彎后右轉(zhuǎn)彎的危險(xiǎn)路段。

(3)洪水形成的原因

山區(qū)春融洪水多發(fā)生在每年的4月中旬～5月中旬，秋季暴雨多發(fā)生在7～8月份，從范圍來(lái)看都屬于歷時(shí)短、強(qiáng)度大，總量大類型的暴雨，加上狹窄而幽深的峽谷，谷壁陡峻，溝床狹窄，溝床縱坡大，流域形狀便于洪水、泥石流匯集，這樣的地理地形最容易激發(fā)主流域的大洪水，暴雨致使河水暴漲，在這種暴雨引發(fā)的特大洪水的沖擊下，沿線與河并行或相交的公路橋梁、涵洞每年都會(huì)遭到不同程度的破壞。S101線路基水毀發(fā)生的部位大部分處于河道凹岸一側(cè)，正處于山洪的迎水面上，對(duì)路基和擋墻沖刷十分嚴(yán)重。如1996年7月金溝河上游遭遇突發(fā)性暴雨，各個(gè)山溝的洪水夾雜著松散固體物質(zhì)匯集成了強(qiáng)大的稀性泥石流龍頭而沖入金溝河河床，在洪水和泥石流的共同作用下造成河床因淤積而增高，洪水改變了流向，向著金溝河大橋兩頭的橋頭引道沖刷過(guò)來(lái)，導(dǎo)致兩邊橋頭引道和下游東側(cè)漿砌卵石擋墻和路基全部沖毀。

1.2 非自然因素

(1)原公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低

S101線公路建于20世紀(jì)60年代，屬于國(guó)防戰(zhàn)備公路。由于歷史條件限制和主導(dǎo)思想的影響，原公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，許多沿河岸走路段防護(hù)工程設(shè)置較少，坡陡彎急，道路狹窄，再者防護(hù)工程經(jīng)過(guò)這些年的沖刷，絕大部分工程的基礎(chǔ)埋置深度不夠，因此經(jīng)不起洪水的沖刷，基礎(chǔ)經(jīng)多年沖刷外露者較多，而且部分工程皆為漿砌片石結(jié)構(gòu)，近年來(lái)，在公路養(yǎng)護(hù)中，對(duì)已出現(xiàn)的問(wèn)題雖進(jìn)行了鞏固處理，但還是不能徹底解決存在的問(wèn)題。

(2)設(shè)計(jì)因素

修建時(shí)工程設(shè)計(jì)方面不合理是造成水毀的重要原因之一。主要表現(xiàn)在:小橋涵設(shè)置不當(dāng)或孔徑偏小，加之涵底坡度平緩，不能通暢排水及輸移顆粒泥沙，故堵塞后沖毀路基路面。防護(hù)工程缺少?zèng)_刷計(jì)算，路基工程缺少邊坡穩(wěn)定性，防護(hù)支擋工程缺少力學(xué)計(jì)算，由此造成了相當(dāng)數(shù)量的路基坍塌、擋墻倒塌、橋涵淤塞等問(wèn)題。如沿線許多涵洞進(jìn)出口的錐坡、路基護(hù)坡都為干砌卵石極不利于水對(duì)路基的沖刷。

(3)人為因素

違反自然規(guī)律，破壞生態(tài)平衡。諸如在公路沿線隨意開(kāi)山采石，盜伐林木和原生態(tài)植物，加大了水土流失的程度，使河床斷面一再受到壓縮，致使水位升高，河道變遷，流速增大，沖刷力增強(qiáng)，沿河公路因這些因素造成的毀壞最多。如1993年7月因暴雨使K203+458處的一孔13 m鋼筋混凝土拱橋上部結(jié)構(gòu)及橋頭引道和部分路基被沖毀。經(jīng)調(diào)查水毀原因時(shí)發(fā)現(xiàn)，主要是上游隨洪水漂浮下來(lái)的樹(shù)木堵塞了橋孔，阻礙了橋孔泄洪，強(qiáng)大的水壓和沖擊力最終把拱橋給沖毀了。

(4)養(yǎng)護(hù)資金投入不足

由于國(guó)家政策的調(diào)整，S101線國(guó)防公路的性質(zhì)不再顯著，加上這些年重建輕養(yǎng)的管理理念，造成山區(qū)公路養(yǎng)護(hù)資金緊缺，公路養(yǎng)護(hù)投資不足又導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)單位對(duì)疏通河道、清理橋下淤積、清理涵洞進(jìn)出口堆積物、防護(hù)設(shè)施的維修等工作做的不徹底。對(duì)水毀防治的資金分配僅限于水毀后修復(fù)費(fèi)用，而且每年投資不足，造成因投資限制了修復(fù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水毀積欠增多，抗災(zāi)能力下降，并逐漸陷入惡性循環(huán)。

2 防治措施

2.1 洪水的防治措施

(1)清理橋下淤積，根據(jù)橋梁上下游的地形在適當(dāng)?shù)奈恢眯藿▽?dǎo)流壩。對(duì)沿線各大中橋的八字墻、漿砌卵石護(hù)坡等防護(hù)設(shè)施進(jìn)行維修加固。

(2)清理涵洞進(jìn)出口的淤積，加固涵洞八字墻、堆坡、截水墻等構(gòu)造物。

(3)路基路面被洪水沖毀的地段多處在頂沖河段，原公路靠山繞行建在半填半挖或填方路段，而沿河側(cè)護(hù)砌較少，未做必要的基礎(chǔ)防護(hù)和調(diào)水設(shè)施。防治的措施是通過(guò)在修復(fù)工程中取順線形，調(diào)治流水方向，靠河側(cè)路基新建護(hù)坡、擋土墻等防護(hù)工程。如:1997年7月21日的暴雨使K204+420～K240+810段路基護(hù)坡被沖毀路面還剩下2.5 m，K203+700～K203+770段路基被沖毀路面還剩下2.7 m。通過(guò)外業(yè)勘測(cè)，在修復(fù)K204+420～K204+810段時(shí)取順了線形，調(diào)治了流水方向，靠河側(cè)路基新建了380 m護(hù)坡、10 m導(dǎo)流壩等防護(hù)工程，從而穩(wěn)固了路基，線形美觀順適，河道流水通暢，抗洪能力增強(qiáng)，路況有了很大的改觀。

(4)對(duì)原有防護(hù)構(gòu)造物被洪水沖毀的路段，采取在原路基靠河側(cè)恢復(fù)擋墻或護(hù)坡，并布設(shè)堤壩調(diào)整流速，形成環(huán)流減少?zèng)_刷的方法，在河道較窄地段修建防護(hù)工程，減少路基邊坡對(duì)河床斷面的壓縮，以增大排洪斷面面積和增強(qiáng)防洪抗洪抗沖刷能力。對(duì)沿線漿砌卵石護(hù)坡等防護(hù)設(shè)施進(jìn)行維修加固。如1998年在冰溝橋下游右側(cè)修建了38 m漿砌卵石擋土墻，并對(duì)冰溝橋的上下游漿砌卵石護(hù)坡進(jìn)行了維修。

2.2 塌方的防治措施

對(duì)易塌方的土質(zhì)公路邊坡，采取種植當(dāng)?shù)啬突畹闹参铮弥参锔倒潭ū硗?，或采取上擋下護(hù)的防護(hù)工程處理。對(duì)分化嚴(yán)重的石質(zhì)邊坡，可采取坡面噴漿防護(hù)，現(xiàn)階段治理措施以清除為主，在橋頭引道、高路堤和高邊坡上種植沙棘等灌木，既防護(hù)了邊坡，也綠化了公路，經(jīng)過(guò)處理增強(qiáng)了公路的水防洪能力，大大減少了水毀損失。

2.3 泥石流的防治措施

在形成泥石流的山谷中下部位，修建鐵絲籠攔擋壩或砌筑石質(zhì)階梯抑制泥石流的流速，形成停淤場(chǎng)。在K228+400處修建過(guò)水路面或單孔小橋，在沒(méi)有修建之前治理措施以清除為主。實(shí)踐證明大型的機(jī)械車輛在搶修水毀中作用是不可忽視的，養(yǎng)護(hù)部門配備施工機(jī)械，增強(qiáng)機(jī)械化施工能力，不但能減少阻斷時(shí)間，而且經(jīng)濟(jì)效益也是不可估量的。

2.4 優(yōu)化水毀修復(fù)工程設(shè)計(jì)

(1)堅(jiān)持公路的線路和橋涵的防護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。選定沿溪路線時(shí)不能過(guò)分壓縮河床，路線應(yīng)避開(kāi)河道和頂沖地段。修建構(gòu)造時(shí)要認(rèn)真進(jìn)行水文計(jì)算，以決定防護(hù)擋墻的高度和基礎(chǔ)埋深。

(2)在泥石流易發(fā)區(qū)，通過(guò)泥石流地區(qū)的橋涵，其設(shè)計(jì)流量應(yīng)考慮泥石流影響而相應(yīng)加大，并以泥石流的運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行水文計(jì)算，一般采取加大孔徑不壓縮河道一橋跨越的原則。

2.5 加大養(yǎng)護(hù)資金的投入

增加養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的投入，是根治水毀的先決條件。增加投資可以減少水毀的積欠，變惡性循環(huán)為良性循環(huán)，提高公路通行能力，最終達(dá)到節(jié)省投資的目的。

3 結(jié)論

水毀防治工作是長(zhǎng)期性的任務(wù)，要想徹底解決公路水毀問(wèn)題，就當(dāng)前來(lái)說(shuō)著重解決的應(yīng)是技術(shù)問(wèn)題和加大資金投入的問(wèn)題、工程質(zhì)量問(wèn)題，堅(jiān)持以預(yù)防為主結(jié)合的原則。通過(guò)人為因素的參與，對(duì)公路不利的自然條件予以抑制，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和合理開(kāi)發(fā)利用，依靠科技進(jìn)步，增強(qiáng)主動(dòng)防護(hù)意識(shí)，在保證合理的工程設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的工程質(zhì)量管理的前提下進(jìn)行防護(hù)工程實(shí)踐，公路的防洪抗災(zāi)能力將逐年增強(qiáng)，水毀災(zāi)害將逐步達(dá)到根治的效果。

［1］公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(JTJ073-96)［S］.北京:人民交通出版社.

U416.1

C

1008-3383(2012)08-0050-02

2012-03-07

張?jiān)?1973-)，男，新疆石河子市人，主要從事公路養(yǎng)護(hù)工程研究。