公路水毁防治技术

二、桥梁水毁的主要类型与防治对策
1、桥梁水毁的原因与特点
造成桥梁水毁的因素很多，形式复杂多样，主要有： （1）桥孔过小，排洪输沙能力不足，造成桥前严重壅水，桥下严 重冲刷，桥台、桥墩、桥头引道等被冲毁。 （2）桥墩、桥台因基础埋深不够而发生沉陷或倒塌。 （3）调治构造物（如：导流堤、丁坝、阻水堤等）被冲毁。 （4）漂浮物堵塞桥孔，造成桥梁上游壅水过高，对桥梁产生很大 的推力和浮力，使桥梁被推倒或冲走。 （5）遇到凌汛，因冰冻或冰凌堆积，造成桥梁局部损坏或全部毁 坏。 （6）河槽内长期挖沙，改变了河床的天然形态，使河床面下降数 米之多，造成桥梁基础埋深减小，洪水时产生局部跌水、洄流、 急弯等，引起局部冲刷，冲倒桥墩，造成水毁。
2002年，为适应公路建设需要，统一公路水文勘 测设计方法和标准，交通部对《桥位勘测设计规范》
（JTJ062-91）进行了修订，发布了《公路工程水文
勘测设计规范》 （JTJ062-2002），新规范将公路勘 测设计中有关水文调查、勘测和水文水力分析计算方 面的内容纳入，并增加了“小桥涵水文勘测设计”和 “路基水文勘测设计”的内容。
泥石流掩埋路面
崩塌
路基塌方
路基塌方
路基塌方
水流冲刷坡脚
引起路基塌方
上述对公路水毁灾害类型的划分，基本上 将我国山区公路水毁灾害的主要类型包含在内。 可见，公路水毁灾害类型的划分是基本一致 的，主要原因是公路水毁与地质灾害的主要影响 因子都是水，而且二者的发生具有伴生性。
不论对公路水毁灾害如何进行分类，我们所研究
上世纪八十年代初至九十年代中期，针对全国公路 水毁严重的局面，在交通部的协调组织下，相关省区结 合当地的实际情况，开展了山区公路路基排水、沿河公 路水毁防治等方面的研究工作。 1983年至1991年，陕西省公路局聘请蒋焕章研究员 为技术顾问，与长安大学（原西安公路学院）、陕西省 公路勘察设计院等合作，开展山区沿河公路的水毁机理 以及防护型式的研究，完成了大量的室内模型试验并在 水毁多发路段修建了数百处试验工程，减灾效果十分明 显。 安徽省、四川省、湖南省、云南省等省区，也结合 当地公路水毁的实际情况，开展了一系列研究工作，取 得了许多成果，为减少灾害损失起到了积极的作用。
其后果是： 造成抄后路，冲断引道路堤； 水流与桥轴线形成很大的斜交角度，增加了桥墩的阻水宽 度，造成严重的桥墩局部冲刷； 原有的调治构造物不适应新的水流条件。 经验证明，下列情况的桥位选择较为困难，发生水毁的可能性较 大： 1、路线穿越地形复杂的山区时； 2、路线跨越泥石流冲积扇中部扩散段时； 3、路线跨越游荡性河流时； 4、路线跨越弯曲河段时，凹岸冲刷易造成桥头冲毁。 5、路线跨越“发育过程中的河流”，河床的下切或淤积造成 基础冲刷或桥下净空不足。 6、路线跨越人类活动强烈的河段，水利设施的修建或人工挖 砂，都会对桥梁安全造成影响。
3、特殊岩土方面，与特殊岩土路基灾害相关的项目涉及到冻 土、黄土、岩溶、膨胀土、软岩、盐渍土、沙漠等，形成了若干 成套的公路修筑技术，无论在公路建设还是在公路管理养护中均 起到积极的指导作用。 4、特殊地质条件或特殊路段灾害研究：如川藏公路前龙段滑 坡机理及整治技术研究、六盘山地区公路修筑技术研究、国道315 线病害治理与生态环境保护的研究、G212线甘肃段滑坡泥石流区 公路修建技术研究、三峡库区蓄水初期公路病害防治对策研究、 新疆兵团垦区公路灾害分析评价及防治技术研究等。 5、公路水毁防治措施：如路基路面排水系统施工技术研究、 公路排水系统设计方法的研究、路用排水新材料及应用、公路水 毁防治技术研究等，初步形成公路水毁防治成套技术。 这些项目研究了灾害的成因机理、形成条件、防治措施、加 固的设计和施工方法等，许多技术已经达到国际先进水平。 目前，在公路灾害防治方面还有许多研究课题正在进行。
公路水毁灾害防治
交通部十分重视公路灾害防治技术的研究与应用。 早在二十世纪五十年代末，交通部就根据当时公路灾 害的特点，与铁道部、水利部等部门合作，开展了 “洪水设计频率”、 “桥渡一般冲刷”、“桥墩局部 冲刷”、“小流域径流计算公式” 、“河床糙率的研 究”等洪水灾害问题的研究；六十年代末，组织开展 了山区公路小桥涵的冲刷防护与消能措施的研究；同 时对大、中冲刷防护措施进行了系统研究。 至 1978年左右，已经形成了一批具有重要价值的 研究成果，并在工程实际中发挥了重大作用，为随后 相关规范和标准的制定，提供了基础。 这一时期是我国公路交通行业的洪水灾害防治研 究的一个重要阶段。
应当说明，该规范主要适用于新建或该建工程。
对养护管理中公路水毁的预防性工程和灾害修复工程，
则因情况有所不同，需要考虑更多的影响因素，不应
简单套用规范。
以水为核心的自然因素对公路、桥涵所造 成的破坏是多种多样的，我国公路工程技术人 员对公路水毁的预防和治理做了大量的研究工 作，并在实际工程中应用，积累了丰富的实践 经验。同时，也根据公路水毁的特点和规律， 对公路水毁的定义进行了描述，对水毁的类型 进行了科学合理的划分。
造成桥梁水毁的主要原因包括以下几个方面：
（1）桥位河段的自然变形与稳定性 规范和设计要求:桥位应设在河道顺直、稳定、较窄，河 槽、河滩明显的河段。 但由于种种原因（如：受路线的限制，一些中、小桥的桥 位难于合理，或由于设计人员对河流性质、河床演变及地质状 况认识不深，以致选择了不当的桥位，或当时的技术和资金限 制，无法做到合适桥位和完善的防护等），使得桥位未能设在 满足上述要求的河段上。 或是原桥位设在本来顺直的河段上，后来因河道变迁，形 成了不利于排水输沙和顺利通过漂浮物、冰凌的桥位河段。这 些情况多发生在宽浅变迁、宽浅游荡和宽滩蜿蜒等河段上。
试点完成后，在全国范围开展国省道干线公路灾害 防治工程的工作。
这项工作对于提高我国公路抗灾能力、充分保障公 路基础设施的完好和公路交通运输的畅通，显著减小因 公路灾害造成的经济损失和社会影响，具有极其重要的 意义。
同时，交通部科教司和西部交通建设科技项目管
理中心专门对两个公路灾害防治方面的路冲刷
沿河公路冲刷
山区峡谷河段
沿河公路水毁
沿河公路水毁
沿河公路路基和公 路旁的房屋水毁
路基水毁
雨水渗入边坡，引起塌方
降雨引起的滑坡
沿河公路下边坡冲刷 坍塌，上边坡塌方。
沿河路基水毁
路基整体坍塌
沿河公路下边坡坍 塌引起路基水毁
山区河流桥梁水毁
桥梁水毁
小桥涵出口损毁
除了蒋焕章研究员对水毁类型的划分，高冬光教授根据造 成水毁灾害的原因，将公路与桥梁的水毁分为十种主要类型： （1）河流弯道凹岸冲刷和对岸挑流的顶冲； （2）河道压缩引起的冲刷； （3）路面淹没后急速退水对路面和路肩的冲刷； （4）黄土地区公路排水系统不完善或处臵不当； （5）坡面排水不利和坡脚冲刷引起的滑坡和路基滑塌、坍塌； （6）泥石流冲刷、淤埋和堵塞； （7）桥梁墩台和引道冲刷； （8）山区河流上的桥梁因壅水过高，携带大量漂浮物将桥梁 上部结构摧毁； （9）河道中大量开采沙石引起的桥梁和沿河路基的冲刷； （10）山区涵洞进出口冲毁或堵塞致使路基坍塌。
一、公路水毁灾害的涵义 二、桥梁水毁的主要类型与防治对策 三、公路路基水毁的主要类型与防治对策
一、公路水毁灾害的涵义
多年来，公路和桥梁的洪水水毁以及因洪水引发的崩塌、滑 坡、泥石流等地质灾害，一直都是公路最大的自然灾害。在众多 影响因素中，水是最重要和最活跃的所以，在公路、桥梁工程中 必然涉及到许多水力学问题。 我国公路水力水文科技工作者，于五十年代中期开始了相关 的研究工作，经过二十多年来的共同努力，取得了桥墩冲刷计算、 大中桥孔径计算、大中桥设计流量计算等多项科研成果，为编制 我国自己的《桥位勘测设计规范》（1991年）提供了科学依据。 但在上个世纪八十年代以前，对于面广、量大的中小桥，特 别是山区公路桥涵、小型排水构造物以及其他公路水毁灾害缺乏 系统全面的研究。从八十年代初开始，山区公路水毁的预防与治 理研究工作在一些省区逐步开展起来。
项，分别由长安大学和中交一院承担， 其中“路基 灾害防治技术推广及应用示范” 由长安大学承担； “边坡加固技术的推广及应用示范” 由中交一院承 担。
两个项目侧重点虽然有所不同，但其主要目的都
是为交通部“干线公路灾害防治工程”试点和推广工 作提供技术支持；为全国干线公路灾害防治工程的全 面开展和制定适合我国国情与公路特点的路基灾害防 治技术规范奠定基础，以及相关技术人员的培训工作。
公路灾害的主要类型除了前面提到的水毁灾害和地 质灾害外，还有气象灾害，如：冰冻、雪、雾等。 应注意公路灾害与病害的差异：
公路病害主要是指公路建筑物在使用工程中，由于自身原因 以及社会、环境等因素的影响，导致服务质量下降，影响车辆行 驶的安全、顺畅、舒适。如：沥青路面的裂缝、松散、变形等； 水泥路面的断角、断板、脱空、表面剥落等；路基的不均匀沉降 以及纵、横向裂缝，特殊岩土病害（如：软基、膨胀土、盐渍土 等）。公路病害的发生与发展，对公路的影响一般是渐进的，由 轻微向严重逐步发展，及时采取有效的预防措施，可以减轻或消 除其影响。
2006年，交通部针对汛情全国公路灾害频发、交通 受阻严重的现状，提出进行干线公路灾害防治工程试点， 计划先用三年时间(2006-2008年）每年投入2～3亿元开 展部分省区的国省干线公路进行灾害治理试点。2006年 在福建、湖南、广西、云南、陕西、辽宁、安徽、四川 等十个省（区）的24个试点路段实施了公路灾害防治工 程。
1992年，在交通部的支持下，长安大学与陕西省 公路局共同承担了交通部“八· 五”行业联合攻关项 目《山区公路排水与水毁防治技术研究》，经过3年 的努力和艰苦工作，完成了大量理论分析计算、室内 模型试验、野外现场调查观测以及其它研究工作，圆 满地完成了课题的研究目标。 上述研究工作对指导和推进山区公路的水毁防治 起到了积极的作用，部分研究成果已写入规范或设计 手册。研究课题获得了包括省部级科技进步一等奖在 内的多项奖励。
随着西部大开发战略的实施，交通部为了支持西部交通建 设科技工作，从2001年开始，起动了西部交通建设科技项目。 交通部科教司及西部交通建设科技项目管理中心先后组织 开展的研究项目中，有关公路灾害与水毁防治的项目有近二十 余项，主要包括以下几个方面： 1 、灾害防治基础理论方面主要：“深挖高填边坡破坏机理 与稳定性评价方法”、“山区公路防排水评定方法与抗水灾评 估指标的研究”、“西部地区公路地质灾害监测预报技术研究” 等。 2、边坡防护加固技术方面主要有： “边坡支护方案优化设 计”、“边坡加固新材料的研制与开发”、“岩土锚固安全评 价与处治技术研究”、“土工合成材料在边坡处理中的应用研 究”等。
需要说明的是，滑坡、崩塌、泥石流、路面翻浆、 路基下沉与滑动等，尽管属于地质灾害，但主要影响 因素仍然是水。所以，在治理这些地质灾害时，关键 问题还是应该首先正确处理水的问题。 另外，公路边坡是复杂的工程地质体，影响其稳 定性的因素很多，降雨、地表水、地下水是影响其稳 定性的最活跃和最主要的因素之一，将边坡因降雨、 地表水、地下水引起的失稳问题归属为公路水灾害， 也是有一定道理的。
的公路水毁灾害问题应当具有下列特征：
1、它是一种自然灾害。
2、致灾因子主要是强降雨（包括长历时降雨）及洪水。 3、公路建筑物（道路、桥梁及防护工程等）遭到不同程度的 破坏，严重时导致交通受阻或中断。 4、公路建筑物破坏的程度与气候、地质、环境条件以及公路
等级、防护的完善程度密切相关。
5、这种自然灾害经过人们的努力是可以防治和减少的。
蒋焕章将公路建筑物涉及的水力学问题划分为：
1、水毁 公路水毁指因洪水造成的公路建筑物各种类型程度不同的 破坏。 其主要类型有：桥渡因洪水的冲击与冲刷而造成的破坏； 沿河公路及其冲刷防护建筑物因洪水的顶冲与淘刷而造成的坍 塌和破坏；因洪水造成山区公路小型人工排水构造物功能失效 与毁坏。
2、水害 公路水害系指因洪水淹没等原因而带来的经济损失，主要 类型有：公路因洪水淹没而使交通中断；小桥涵、边沟及其它 地表排水沟渠被泥沙堵塞而需要疏通；道路被泥沙淤埋而需要 清理等。