四川山區公路路基水毀特征及恢復重建措施

汪曉鋒,向 波,何云勇,,譚 義

(1.四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司，四川成都 610041； 2.西南交通大學土木工程學院，四川成都 610031)

四川地貌復雜，地質活動頻繁，氣候水文條件多變，經常發生各種公路路基水毀災害。如2011年“7.3”汶川縣G213線羅圈灣段路基水毀，雅安境“8.22”山洪泥石流災損，平武縣境內2017年“8 .28”S205九遂路水毀斷道等，水毀地區交通基礎設施收到了嚴重破壞，人民的生活水平和當地的經濟發展受到了損傷。因此，指定合理的災后快速評估方法和恢復重建措施對降低災后損失尤為重要。近年來，部分專家、學者及相關公路設計單位和研究人員針對不同地區的地質災害進行研究并在實踐的基礎上給出了一些零星的應對措施[1-2]。但是公路路基水毀的類型眾多，影響因素多變且相互之間錯綜復雜，以至于沒有對路基水毀進行系統分類及提出可靠的保障措施，從而造成反復水毀，重復修建，造成國家資源浪費的惡性循環。為此本文將基于路基水毀表現形式給出系統分類，提出水毀調查和評方法，并制定相應的恢復重建措施。為災后快速恢復重建提供參考。

1 公路路基、路面水毀類型

路基、路面水毀主要有以下類型和典型表現形式(表1)。

表1 路基路面水毀類型

1.1 路基沖刷、撞擊

路基沖刷、撞擊多發生在河灣凹岸部位；當受泥石流等災害影響時，局部河段的易產生頂沖或斜沖；河面狹窄段和河流壓縮段也易形成集中沖刷段。主要表現形式為路基坍塌、沉陷、滑移，致使路基整體或部分損毀,如圖1所示。

圖1 河流沖刷致路基全部或局部沖毀

1.2 路基路面淹沒、浸泡、淤埋

路基布設高度偏低和河道壓縮，因洪水期水位上漲致使路基路面淹沒；因泥石流、崩塌等引發河道壅塞，或下游橋梁涵洞等構造物淤塞，導致河床水位抬高、路基被浸泡，出現路基坍塌、沉陷，如圖2所示。

圖2 洪水淹沒、浸泡路基路面

1.3 支擋防護構造物沖蝕破壞

沿河公路支擋防護工程布置不合理或公路線形標準，容易遭受洪水的沖蝕，支擋防護構造物缺損后未能及時修復補強，導致薄弱區域發生水毀沖蝕破壞,如圖3所示。

圖3 路基防護工程沖蝕引起路基沉陷

2 路基水毀調查與評估

2.1 路基水毀調查

在進行路基水毀調查時，應結合路基水毀災害位置的地質條件、地形，記錄災害位置、數量、規模、表現形式，分析水毀災害的特征、形成原因和工程防護情況，結合危害的歷史和現狀，為快速、有效的評估和制定恢復重建措施提供依據[3-4]。路基水毀調查的內容和方法如表2所示。

2.2 路基水毀評估

路基損毀是沿河公路水毀災害的主要表現形式，常常引發交通受阻或中斷。因此，應根據沿河公路點單元的路基損毀程度(比如路基水毀的寬度和長度)對交通的影響，對沿河路基水毀進行快速評估，將路基受損程度劃分為輕微、中度、嚴重、三級，采用A、B、C表示[5],見表3。

表2 水毀調查的內容和方法

表3 路基水毀對交通影響評估

由于路基高程偏低、洪水位壅塞增高、排水系統不完善等原因，受水流沖擊作用影響，使路面、邊坡遭到沖刷破壞，或路基、構造物基礎遭受淘蝕破壞。路基水毀評估內容按照水毀承災體和破壞形式如表4所示。

在實際應用中，可先按照表3進行公路水毀對通行及搶通能力的影響評價，滿足應急評價和搶險的需要，然后在調查測繪和資料收集分析的基礎上，按照表4進行路基水毀的詳細評價和災情損失的評估，綜合橋涵、隧道、沿線交通工程等水毀調查評價資料的基礎上，形成公路水毀等級的總體評價[6]。

3 公路路基恢復重建措施

水毀防治工程應按照“順勢、挫鋒、調向、穩流”的原則布置，首先順應洪水流勢，通暢泄洪，然后利用防護工程逐漸消耗洪水動能，改變沖刷水流方向，最終使洪水平穩地流向下游[7]。水毀路段的應急搶修以搶通保通為主，同時，根據公路的損毀程度，對于短時間內難以搶通修復的道路，宜選擇迂回線路作為臨時替代道路。

表4 路基水毀評估

應充分利用挖掘機、推土機等能適應各種復雜地形的履帶式機械，多點平行作業，清淤河道，移挖作填，再輔以裝載機、平地機等對初通路段進一步整修[8]。同時，采取直接和間接防護措施加強涉水、沿河路基的防護。主要水毀類型及處置對策見表5。

3.1 路基沖毀淤埋處置

根據路基沖毀淤埋的破壞程度、規模和現場條件，采用挖掘機和推土機，以大型預制塊、塊片石、沖積河漫灘砂礫料為路基填料，并配以平地機、壓路機等設備，對沖毀淤埋路段進行回填、清理、整平、壓實。

表5 主要公路水毀類型和處置對策

(1)對泥石流進行開挖，盡量減少泥石流壅塞河道，減少岷江水流變向對左岸的沖刷影響，如圖4所示。

圖4 開挖泥石流堆積物，形成泄流槽，減少對左岸的沖蝕

(2)在未破壞的路塹擋土墻內側填筑土石形成新的通行便道，如圖5所示。

圖5 擋土墻內側填筑土石

(3)在沖毀路基段拋填四面體混凝土預制塊和主動網包裹的塊片石，當初步形成路基后，迅速填筑土石形成便道，如圖6所示。

圖6 現場拋填四面體混凝土預制塊

3.2 路基沖刷坍塌處置

路基受洪水沖刷、掏空而坍塌，可根據破壞程度、規模和現場條件，采取路基填筑、路基拓寬、凹形豎曲線通過、袋裝土堆砌攔邊、鍍鋅低碳鋼絲籠攔邊、架設裝配式公路鋼橋等方法予以處置。

3.3 涉水、沿河路基防護加固

根據防護型式的水流結構和機理，可將防護措施分為直接防護和間接防護。

直接防護是直接加固坡腳或基礎，有護坡、擋土墻、護坦式基礎、石籠、拋石、混凝土預制板等，提高其抗沖刷能力。

(1)拋石、石籠防護宜優先選用質地堅硬、不易風化崩解的石料(圖7)，缺乏大石塊時，也可將混凝土預制塊作為拋投材料。

圖7 拋石防護

(2)水流較急、水深較大時，可采用操作簡便、受氣候干擾小，且適宜機械化操作的賽克格賓(又稱石籠網袋或合金網兜)裝填片石,也可采用四面體預制塊對涉水、沿河路基進行防護，如圖8所示。

圖8 四面體預制塊防護

(3)恢復水毀擋土墻時宜采用石砌護坡、擋土墻防護，或護坡、擋土墻配合護坦、拋石進行基礎防護；山區開闊河段、變遷性河段可采用石砌護坡、擋土墻防護，或護坡、擋土墻配合護坦、漫水丁壩群進行基礎防護，如圖9所示。

圖9 擋土墻防護

間接防護是指通過改變水流方向來減少對水毀路段沖刷而采用的導流與調治構造物工程設施，主要防護類型有丁壩、漫水丁壩、順壩、格壩等，改變河道水流結構，使水流偏離被防護的河岸、墩臺或將沖刷段變成淤積段。

(4)丁壩主要設置于水毀及易受水流沖刷的坡腳或岸邊，使水流遠離路基坡腳，保護其免受洪水沖刷(圖10)。丁壩由壩頭、壩身、壩根組成，其橫斷面一般為梯形。

圖10 丁壩群防護邊坡坡腳

(5)導流壩大致與河岸平行，當河床斷面窄小，不允許過多侵占時采用。搶險現場多采用木排樁或鋼筋石籠導流壩等形式，通常設置在橋涵進水口、擋土墻上游以及河道轉彎處，控制水流方向，防止沖刷，提高抗災能力，如圖11所示。

圖11 石籠導流壩

(6)格壩一般與順壩(導流壩)配合使用，使水流反射入主河床，防止高水位時水流溢入順壩和河岸間，從而沖刷其間的河床及壩內坡腳與河岸，并促使其間的淤積，相當于加寬了邊灘，如圖12所示。

圖12 格壩和順壩布置示意

4 結束語

(1)通過分析四川境內水毀表現形式，得出路基水毀的主要類型有：路基沖刷、撞擊；路基路面淹沒、浸泡、淤埋；支擋防護構造物沖蝕破壞等。

(2)基于路基水毀特征和主要影響因素提出了路基水毀快速調查和評估方法，建立了路基水毀評價分級標準，以路基損毀程度對交通的影響劃分為A輕微、B中度、C嚴重三級。在實際應用中，可先按照表3進行公路水毀對通行及搶通能力的影響評價，滿足應急評價和搶險的需要，然后在調查測繪和資料收集分析的基礎上，按照表4進行路基水毀的詳細評價和災情損失的評估，綜合橋涵、隧道、沿線交通工程等水毀調查評價資料的基礎上，形成公路水毀等級的總體評價。

(3)根據不同的路基水毀類型和評估等級，制定相應的恢復重建措施。路基水毀恢復重建主要措施有：沖毀淤埋路段進行回填、清理、整平、壓實；對泥石流進行開挖，減少泥石流壅塞河道；在受損的路塹擋土墻內側填筑土石形成新的通行便道；對損毀路基段拋填混凝土預制塊和主動網包裹的塊片石，填筑土石形成便道；對路基沖刷坍塌段進行路基填筑、路基拓寬、凹形豎曲線通過、袋裝土堆砌攔邊等；對損壞的路基防護段進行設置護坡、擋土墻、護坦式基礎、石籠、拋石、等直接措施提高其抗沖刷能力；修筑丁壩、順壩等工程或河道整治等間接措施減少對水毀路段沖刷，以達到防護目的。