高山峡谷区公路路基水毁成因分析及处治措施

■杨 星 范安军 李树鼎 周志林 黄亚磊 蒋发森

（四川公路工程咨询监理有限公司，成都 610041）

四川盆地西部属于青藏高原东缘和横断山脉的一部分，多高山峡谷。

随着交通脱贫攻坚的有序推进，通乡通村道路猛增，不少公路均修建在深“V”峡谷地区。

此类高山峡谷区公路往往因地形限制，采用半填半挖路基，一侧紧临河道，一侧紧临山体陡崖，地质条件复杂；
再则高山峡谷地区，河流陡涨陡落，冲刷下切，对沿河路基形成强烈的掏蚀，同时气候多变，温差大，暴雨多，常常引发山洪泥石流等不良地质灾害，对山区公路的安全稳定有着巨大的影响。

公路水毁主要指沿线公路设施在暴雨、 洪水的冲刷、渗流作用以及人类活动综合影响下发生损毁，轻则影响车辆正常安全通行，重则交通中断，造成严重的经济损失，是山区公路常见的一种病害模式[1]。不少研究者对其成因及防护措施进行过研究[2-3]，毛雪松等[4]通过沿河傍山公路的横断面类型对水毁进行分类，结合降雨对其发生机制进行分析；
秦军等[5]通过调查水毁工点的11 个技术指标， 采用Logistic回归方法建立了危险性评价模型进行公路边坡水毁危险性评价；
陈远川等[6]将公路路基缺口形成机制分成滑动失稳型、 倾倒失稳型和坠落失稳型；
侯兆军等[7]对公路水毁处治措施进行优化，摒弃传统挡墙，采用板桩式挡土墙，取得良好效果。

随着学者不断深入的研究，公路水毁形成机理逐渐明朗，处治措施也丰富多样。

但每个地区都有自己的特点，本文以国道248 丹巴县城至八美镇段为研究对象，分析总结高山峡谷地带山区公路水毁成因，提出合理的复杂地质环境条件下高山峡谷区公路水毁修复处治措施。

国道248 丹巴县至八美镇段全长82.518 km，原路技术标准为四级至二级公路，其中四级公路长约66.5 km， 占项目总长的80.5%， 三级公路占比5.5%，二级公路占比14%。

2020 年7 月21 日晚至2020 年7 月22 日凌晨， 东谷河流域遭遇强降雨，2020 年7 月22 日凌晨1 时河水陡涨， 最大洪峰水位2176 m， 洪水流量529 m3/s， 超警戒水位线0.96 m，超保证水位线0.69 m，形成较大过流通道，造成国道248 线多处路基、路面、涵洞冲毁，伴随边坡坍塌、泥石流等自然灾害的发生，交通中断，灾情严重（图1）。

图1 水毁现场照片

通过现场调查， 本次路基水毁点共计102 处，水毁段总长4459 m， 水毁点空间分布如图2 所示。从空间上分析，水毁点主要集中在K1171～K1184段，含52 处水毁工点，占比51%，水毁段落长2356 m，占比53%。经调查发现主要是由于该段位于东谷河上游地带，属于典型的高山峡谷地带，河谷呈深“V”状，路线只能紧贴河道，路基多采用半挖半填的形式，压缩河道，过水断面减小；
加上此段河床纵坡大，平均纵坡约3%，最高达9%，河水动能大、流速快，洪水水位上涨较高，冲刷能力强，路基内侧边坡也因公路开挖发生滑动失稳，导致此段损毁严重。

图2 沿线路基水毁分布图

通过分析公路路基损毁特征，将本次水毁成因分为5 类：（1）路基基脚掏蚀损毁：临河路基在河水不断下切过程中，原有路肩挡墙基础被冲毁，导致墙身悬空，在重力作用下发生下坠拉裂破坏，导致路肩下沉失稳；
（2）路肩挡墙冲击损毁：高山峡谷地区，河床纵坡大，暴雨时河水陡涨，流速快，洪水携带着漂块石不断冲击路肩挡墙， 导致挡墙损毁，山区公路多采用浆砌挡墙，更容易被冲击损毁；
（3）滑坡损毁：高山峡谷区公路常常依山而建，地面坡度大导致筑路困难，局部较平缓的堆积体地带也常成为公路选线的首要考虑。

公路下边坡在雨水的冲刷下常发生溜滑，路基半幅甚至全幅垮塌；
上边坡由于陡峭的地形常形成高位远程滑坡，崩滑速度大，导致路基、路面、护栏等被撞击损毁；
（4）泥石流损毁：山区暴雨时易形成坡面洪流，过水路面现象时有发生，但高山峡谷地区因地形陡峭，汇水面积大，流速快，更易携带固体物质，在“滚雪球”效应下往往导致山洪泥石流爆发， 这类型泥石流动能大，破坏力强，导致公路涵洞淤堵、路面及护栏损毁，同时也加剧了公路下边坡的冲刷失稳；
（5）渗透损毁：山区公路边沟、涵洞等排水不畅，导致路面积水、路基渗水，在渗流作用及车辆碾压下，路面沉陷龟裂，冬季路面还会存在冻胀开裂损毁。

通过对102 处水毁灾害点的统计分析，发现路基基脚掏蚀损毁60 处， 路肩挡墙冲击损毁25 处，滑坡损毁5 处，泥石流损毁8 处，渗透损毁4 处；
其中路基基脚掏蚀损毁占绝大比例， 达59%（如图3所示），主要是由于高山峡谷地区，河床较窄，沿河公路修建时常侵占河道，以及峡谷落差大，河水冲刷剧烈，导致路基下部被严重掏蚀失稳。

图3 不同特征损毁占比示意图

（1）K1145+520～K1145+555 段长约35 m，原挡墙为浆砌挡墙，埋深较浅，在洪水的冲刷下左侧路肩挡墙被冲毁。

边坡为碎石土，河床为漂卵石，河床路面高差约5 m， 若采用仰斜式混凝土挡墙恢复被冲毁路肩墙，则断面尺寸约16.065 m2。

由上文统计分析表明，路基挡墙损坏往往是由于基础埋深不够导致，墙身强度及尺寸大小并非主要损坏因素，因此在进行临河挡墙修缮时， 可以考虑加深基础埋深，并对挡墙截面进行优化，减少圬工数量，既能达到墙身强度要求又能抗冲刷，如图4 所示，优化后挡墙断面尺寸为9.625 m2，每延米节约混凝土6.44 m3，节约工程造价40%。

图4 挡墙截面优化前后对比图

（2）K1203+100～K1203+142 段位于高山峡谷地区盘山公路段，地形陡峭，坡面因流水冲刷导致边坡失稳（图5）。对于下边坡来说，采用普通路肩挡墙基础埋深或襟边，会造成大面积开挖，墙高增大；
考虑到实际上路基岩土体侧压力相对较小，可以设置优化挡墙，并采用钢管桩加联系梁作为路肩挡墙基础来满足抗滑移等稳定性要求（图6），这样既方便施工，避免过度开挖基坑，缩减挡墙尺寸，提高安全性的同时又节约投资。

图5 陡峭松散边坡垮塌失稳现场照片

图6 钢管桩+优化路肩墙处治示意图

（3）局部段落河床较宽，但因处于弯道，主河道位于公路侧，不断冲刷路肩挡墙或路基坡脚导致公路损毁。

由于峡谷地带，人类居住活动及公路展线往往在同一侧，河流对岸均为荒地或陡崖，因此可以在这类具有丰富的漂卵石的宽敞河道， 就地取材，设置铅丝石笼顺坝，将河水引向对岸，避免对公路路基冲刷掏蚀（图7）。

图7 石笼顺坝布设示意图

（4）山区公路因地形限制常从堆积体上通过，部分堆积体下部为巨型孤石，抗冲刷能力强，路基的稳定都靠河床巨型孤石支撑。

因公路开挖卸荷，地表水下渗，以及洪水位时水位上涨冲刷导致路肩堆积体边坡形成圈椅状变形开裂，路面下沉；
河床狭窄陡峭，下部机械施工困难，可对已下沉变形的碎石土堆积体进行适当卸载刷坡，换填轻质土以减少沉降， 在此基础上利用下部巨石搭置脚手架，设置钢筋砼面板式锚杆进行加固（图8），不但确保了堆积体的稳定，也有效防止河流的冲刷。

图8 轻质土+钢筋砼面板式锚杆处治示意图

本文以国道248 为例，分析总结高山峡谷区低等级公路路基水毁特征，并对典型高山峡谷区水毁类型提出了防治措施：

（1）从空间上分析，山区公路水毁主要发生在高山峡谷地带，占到超过一半的比例，峡谷地带公路选线唯一，无法避开河道，路基半挖半填形式压缩了河道，加上河床纵坡大，河水流速快、动能大，对外侧沿河边坡及挡墙冲刷作用十分剧烈，内侧边坡因路基开挖易发生滑动失稳，是高山峡谷地带路基严重水毁的主要原因。

（2）对高山峡谷区公路路基水毁按其特征类型进行分类，主要分为路基基脚掏蚀损毁、路肩挡墙冲击损毁、滑坡损毁、泥石流损毁、渗透损毁5 类，其中路基基脚掏蚀损毁占比约59%，是最主要破坏类型，建议针对此类型水毁工点在修补时加大支挡结构基础埋深。

（3）针对高山峡谷区典型水毁提出了处治措施建议：高大边坡或堆积体边坡可以采用轻质混凝土回填，有利边坡的稳定，同时侧压力较小的段落可以优化挡墙形式，减少圬工数量，达到节约工程造价的目的。

盘山公路段常因外侧路肩挡墙溜滑失稳导致公路缺口，此类地形受限段可以采用钢管桩加联系梁作为挡墙基础， 施工相对快捷且安全稳定。河床宽阔路段，可以就地取材设置石笼顺坝，将河水引向对岸，减少对公路路基的冲刷。