公路水毀是指公路沿線設施由于受到水的作用而遭到損壞的現象與過程。臨夏地區地處青藏高原與黃土高原丘陵溝壑區的過渡地帶,平均海拔高度在2000米左右,地形復雜,群峰聳立,河谷縱橫,梁茆起伏,植被稀疏,邊坡破碎。全州屬內陸性氣候,氣候溫涼,雨量充沛,年降水量分布不均,南多北少,雨量主要集中在秋季,每年都有公路水毀現象發生,發生了多處滑坡、塌方等自然災害,輕者路基路面損壞,影響公路通行能力,重者橋梁沖垮,中斷交通。下面結合我段對山區公路水毀修復工程的施工治理經驗,談談公路水毀的幾種類型、原因及防治措施。
一、公路水毀的類型和原因
公路水毀類型主要有路面沉陷、路基坍塌、水穿洞、橋涵損壞、防護構造物損壞、泥石流、涵洞、邊溝淤塞等。
路面沉陷是指路面在垂直方向上產生較大的沉落,路基的不均勻下陷,將造成局部路段路面破損,影響行車安全,甚至中斷交通。形成路面沉陷的原因有:路基結構不合理,填料選擇不當,填筑方法不合理,壓實不足,路基排水不暢,使路面、邊溝形成積水。
路基坍塌是指路基土體遇水軟化,在較陡邊坡無支撐情況下,自身重量所產生的剪切力,超過了粘結力和摩擦力所構成的抗剪力,因而土體沿松動面下墜散開。形成路基坍塌的原因有:路基邊坡土質松軟,坡度過陡,缺乏合理的排水措施和必要的擋土墻及護坡等防護措施。
橋涵損壞是指在山洪暴發下,洪水沖刷掏空橋基使橋梁失穩損壞或沖垮涵洞。形成橋涵損壞的原因有:橋位選擇不當,河床地質條件差。涵洞進口處理不當,涵洞位置不當,孔徑偏小。
防護構造物損壞是指擋土墻、護坡等防護工程在不斷受到水流沖擊下,基礎沖刷,墻身產生滑移、傾倒破壞或者擋墻全部沖垮現象。形成防護構造物損壞的原因有:防護構造物所處地基軟弱或基礎埋深過淺,擋土墻自身排水不暢,防護工程位置選擇不合理,擠壓河道,引起局部沖刷。
泥石流是指山嶺地區或其他溝谷深壑,暴雨或融雪水挾帶大量土、石等固體物質匯入溝谷,攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流,形成突然的短暫的間歇的破壞性水流的現象。泥石流具有突然性以及流速快,流量大,物質容量大和破壞力強等特點。發生泥石流常常會沖毀公路鐵路等交通設施甚至村鎮等,造成巨大損失。
二、公路水毀的防治
針對上述類型的水毀,全面、及時、有效的養護管理是防治水毀的保證。為此,用科學的方法進行預防和養護,減少水毀損失,是公路部門的當務之急。
1、要加強全面養護預防水毀發生,對公路路基、路面、橋涵及其排水、防護等設施進行經常性的保養、維修與加固使其各部位處于完好的狀態這樣才能預防和減輕水毀的發生,做到路面平整堅實、路拱適度,路基邊溝要保持水流暢通,對橋涵構造物進行經常性保養維修,保證橋涵排水暢通,對易發生水毀的路段要進行有效的處治,根據不同的季節、氣候等特點選用準確的材料進行維修、保養做到“堵小洞、防大害”防患于未然。
2、汛前要加強對公路排水設施及防護工程的安全檢查,即檢查路面排水是否良好路基排水設施有無破壞路基邊溝排水溝和截水溝是否淤塞、橋涵排水是否暢通石砌防護工程有無裂縫等。如有裂縫就及時補修防止洪水滲入造成水毀同時要進行雨前、雨中、雨后的“三巡”工作。發生水毀及時搶修。一旦發現不安全的因素及時采取相應的措施把水毀消滅在萌芽狀態。橋涵排水能力不足是導致公路水毀的主要因素之一,因此汛前要根據河道上游匯水面積大小及氣象部門的汛請預報,并結合當地的水位觀測記錄,做好降雨量及河道最大洪峰流量的預計估算,檢驗橋涵的排洪能力。如橋涵不能滿足最大洪峰流量的排泄需求,則必須采取分流、導流、截流等工程措施,加以治理,確保橋涵安全渡汛。
3、在養護管理過程中應根據實際使用狀況因地制宜及時增修、改建和完善排水溝、截水溝、邊坡坡面防護、路堤沖刷防護等排水防護措施彌補設計與施工的不足達到綜合治理提高公路抗水毀能力。如路基邊坡上方的山坡陡而長時增設多道截水溝;水流落差較大時增設跌水和急流槽;根據河流流向及時調整或增設改善水流流態的丁壩或順壩等導流結構物;根據已有防護工程使用效果增加坡面防護、植物防護等。
三、對臨夏山區公路路基邊坡滑塌和水穿洞治理的具體做法
近年來隨著降雨量的增加,我單位管養的G213線永靖-東鄉路段經常發生水毀,尤其是G213線東鄉境內公路多處發生路基邊坡滑塌、路面沉陷、水穿洞等病害,使公路通行能力急劇下降,給過往車輛的安全通行帶來了許多隱患。分析其原因是G213線K98-K160位于臨夏回族自治州東鄉縣境內,屬黃土高原丘陵溝壑區的過渡地帶,公路沿線主要地質災害是粉質大孔性黃土的沖蝕和遇水濕陷,以及由此引發的邊坡滑塌和水穿洞。由于G213線K89-K160段路基左側邊坡高度均在50至400米之間,排水設施設置少,涵洞出口全部采用傳統的漿砌片石急流槽,經常斷裂,雨水滲入路基邊坡后,造成大型水毀的發生。
因此,我段采用PE管急流槽代替漿砌片石急流槽,有效防止了因圬工砌體損害引起的水毀,進而改善了排水設施。PE管具有質地輕、強度高、韌性好的特點,同時還具有易敷設、阻力小、成本低、耐腐蝕性強等特點,且對流水起到了“早接遠送”的作用,實踐證明,在黃土地區采用PE管排水,可有效防止和避免防排水設施的頻繁損壞,取得了良好的效果。PE管急流槽實施后,能及時將路面水排至山谷底,并且很少發生斷裂和凍裂,有效的控制了公路水毀的發生 ,與漿砌急流槽相比,它有以下優點:造價低;材料質地輕,便于運輸、安裝;內壁光滑,阻力小,泄水能力強;不宜損壞,后期維修費用低;施工難度小,管線走向可靈活多變;減少植被破壞和耕地占用。
PE管急流槽施工工藝流程簡單為:1、選線。為了使PE管急流槽最大限度的發揮排水作用,管線的選定優為重要; 2、開槽。根據PE管管徑大小確定槽的開挖寬度和深度,開挖順序為從上至下依次開挖,溝槽開挖時,應保證溝槽兩側土體穩定,以保證“管-土”共同作用條件,應嚴格控制槽底高程,不得超挖或擾動基面。當基底有擾動時應人工夯實;
3、管座。PE管長度一般為6米一節,因此管與管之間的連接處成為一個薄弱環節,為防止PE管側移和下滑,每三節間隔18米設置一道管座,使PE管從管座中穿過;4、跌水井。為減小水流沖力,防止雜物堵塞,便于檢查和維修,在地面坡度變化和管線走向變化處,設置了跌水井;5、安裝管線。管線的安裝與跌水井和管座的砌筑同步進行,安裝管線的順序為從下至上依次安裝。安裝的主要控制工序為管線的連接,管線連接采用彈性密封圈承插連接。6、溝槽回填。溝槽回填時應對稱進行,采用人工回填,邊回填邊踩實,回填高度應大于原地面20cm為宜。
由于黃土的濕陷性,對排水工程要求較高,僅采用PE管急流槽只是解決了“排送”的問題,“接”的問題還沒有得到解決,達不到綜合預防的效果,為次對局部路段要采用以下預防措施:1、樹型截水溝。為很好的防止路基上邊坡滑塌和水穿洞,在上邊坡頂設置樹型截水溝,使路基坡面的流水通過截水溝匯集到一處,在通過吊溝排至路基邊溝,最后由PE管急流槽徹底排出,能有效防止邊坡水亂流而形成的各種水毀;2、路基邊坡植物防護。針對路基邊坡高且路基坡率大于1:1.5的路段,邊坡防護建議多采用種植根系發達的植物防護,種草固面,可降低路基坡面沖刷,減少水土流失,有效防止邊坡滑塌和水穿洞的發生,降低了水毀發生頻率,減小了水毀損失,是一種經濟又環保的防護措施3、砂礫石灰土擋墻。因東鄉境內砂石材料主要集中在唐汪和達板,道路崎嶇,運輸困難,運距較遠,對邊坡滑塌路段若采用漿砌圬工擋墻,造價高難度大,針對這一實際,我段總結以往經驗,采用砂礫石灰土擋墻加固坡面,取得了較好的效果。砂礫石灰土擋墻采用石灰、砂礫和黃土按照一定的配合比拌和而成,主要的控制工序為拌和和壓實,其操作工序容易掌握,施工方法簡單,降低工程成本,節省了后期養護經費;4、瀝青碎石攔水帶。針對路面水經常沖刷高邊坡造成邊坡滑塌這一問題,我段在G213線范家塬至東鄉多處高邊坡路段路肩上設置了瀝青碎石攔水帶,將水流攔截至邊溝或適當地點排離路基,既經濟又美觀,有效防止了路面水對邊坡的沖刷。
五、結束語
公路水毀除了自然災害外,造成公路水毀的原因是多方面的,更重要的是要做好全面養護,重點養護,保持公路路面平整堅實,路拱適度,排水良好,行車順適并結合養護路段的建設,重視預防水毀,堅持“預防為主,防治結合”的治理方針,對易發生水毀的橋涵,路基和其他附屬工程,要做到勤檢查,發現隱患及時采取措施進行維修。做到設計、施工、養護于一體,認識統一,高度重視,及時預防,積極治理,公路水毀就一定能得到根治,公路水毀損失也將會大大的減少。