水毁修复工程的借鉴
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公路水毁是一个普遍问题,是指公路沿线的工程设施由于受到洪水作用而遭到损坏的现象与过程,属于一种常见的自然灾害。尤其是山区和沿山修建的公路每年都有水毁现象发生,轻者洪水涌上路面,且将夹带的砂石、杂物堆积路面,影响公路通行,重者山洪咆哮夹石而下,对沿线的桥涵进行猛烈冲击,造成路基、桥涵被冲断,交通中断,由此造成的损失相当严重。以2005年省道108水毁为例,经秋雨所造成的洪水冲击,致使沿线多处桥涵遭遇不同程度毁坏,因其是关中大环线的重要组成部分,引起市政府高度重视,各级主管部门国庆不休假,全力以赴,组织强硬施工队伍昼夜修复抢险,直至来年。由此可见,公路水毁的预防应引起高度重视,尤其是桥涵类水毁的预防更是公路水毁预防中的重中之重。
1桥涵水毁的类型。
桥涵虽然主要是作为交通运输建筑物,但一旦受到水流的作用,又会因是水工建筑物的性质而遭遇到水力学问题。桥涵遭遇的水力学问题可分为两类:一类是水害,是因洪水而带来的经济损失。主要有:公路因洪水淹没而中断交通;小桥涵、路基边沟被泥沙堵塞而需要疏通;道路被泥沙淤积需要清除等;另一类是水毁,是因洪水造成的各种程度的破坏。而对于水毁来说,沿山公路的桥涵水毁更具代表性,从表现形式来说,主要有7种状况:(1)防护工程被毁,致使桥头路面悬空,路基边坡坍塌;(2)河床冲蚀严重,桥桩外露;锥坡基础悬空,墩台垮塌;(3)裙边有冲蚀且出现孔洞,这一类型问题发生较多;(4)浆砌片石铺底被冲毁;(5)排水工程的端部出现悬吊现象及涵洞严重淤塞致使积水上路;(6)护岸基础悬空,局部垮塌;(7)主河道改道,致使下游河床冲刷严重。
这些都表明了沿山公路桥涵必须重视防护工程。防护工程的施工设计、施工质量将直接影响桥涵墩台的完好存在,直至影响到整座桥的使用寿命。
2桥涵水毁原因分析
洪水冲刷淘空桥基,使桥梁失稳损坏或涵洞被毁,形成桥涵水毁的原因有如下几点。
(1)河床纵坡偏大,尤其是水流偏差较大,出山峪口均在2%以上,如遇洪水,巨石同洪水而下,形成巨大的撞击力,毁坏护坡,湍流卷走原河床砂砾,造成桥涵墩台严重,甚而掏空基础,致使防护工程坍塌。
(2)不少沿河公路由于主河道改变无常,变化较快,河道变迁使原来离河岸还有一段距离的路基,因河岸被冲而临近河边遭到水毁,这类水毁多出现在宽浅变迁河段上,并往往毁坏所经之处的防护工程。
(3)上游河堤决口,致使洪水漫流冲毁桥涵路基。
(4)水毁现状也反映了原防护工程的设计满足不了抗洪的需要,也暴露出原防护工程隐蔽部分的施工质量还有不足之处。
3桥涵水毁修复
对于公路水毁,应预防为主,清除水毁隐患,仿患于未然;同时应组建相应的专业队伍,精心设计、精心施工,修一处、保一处,是公路水毁防治的大方针;另外,针对每年不同程度的水毁修复,进行技术总结,通过调查总结,寻求水毁发生的原因,才能比较切合实际地进行水毁预防和水毁修复设计。在修复时,严格设计,综合考虑整体方案,确定防护工程的基础结构和埋置深度。严格规范施工,严把材料关,同时也可搜集大量现场资料,对使用的科技成果进行检验、筛选和改进,积极推进科技的发展,对加快防治公路水毁有很大的现实意义。
针对以上造成桥涵水毁的原因,在多年的施工中,认真研究、分析、总结,有以下防治措施可进行桥涵水毁修复。
(1)针对第一条水毁原因,其水毁修复的设计特点是深埋基础和采用片石砼结构,深埋深度为现河床面以下2m～3m,片石砼挡墙从基础做起高出现河床面1.5m～2m。通过精心施工,完全能抵抗多年不遇洪水的冲撞。
(2)针对第三条水毁原因,桥头迎水面路基的毁坏,可采用下部用片石砼挡墙,上部浆砌片石挡墙(护坡)的方案,从而解决了河堤决口水流的冲击。如遇大决堤水流,还可起到过水路堤的作用。
(3)针对第四条水毁原因,在做裙边防护工程时,比原基础加深1.5m,采用片石砼浅筑,将原裙边全部包裹住,以抵挡洪水的冲撞。
(4)增设铅丝笼,使之相互联结,增加桥墩基础附近河床的淤积厚度,从而加强河床的抗冲能力。
4桥涵水毁的防治
以上施工做法,可以满足水毁对桥涵破坏修复的需要,但从长远分析,还存在以下问题。
(1)因地形和水文原因,每遇洪水,河床顶标高度不断变化,而且这种现象的发生没有规律性,这里需要注意的是,洪水大时,主河道所流经的河床标高降低,洪水小些时,河床又会堆集些许顽石,河床升高降低变迁现象,是随天气所为的,这就影响到防护工程的基础埋置深度,它的科学依据是不会确切的,所以,修复时就存在这样一个矛盾:基础埋深造价势必增大,埋浅又担心抵抗不住洪水冲刷。
(2)洪水流向忽左忽右,就会造成构造物或左或右的毁坏,所以,那处毁坏修复那处的做法是养护工程的做法,无可非议,但有不足,因为这是一种潜在隐患,未坏处未处理,再次水毁,就有可能带来较大损失。
(3)桥墩台未损坏纯属万幸,但严重外露则令人担忧。
综上说述,建议凡距石质山峪口较近路线上的桥涵构造物,其防护工程的重点要注意并解决好两方面的问题:一是出山洪水来势凶猛,冲刷河床严重;二是洪水夹带有较大顽石,撞击结构物。其具体办法如下。
(1)顺水流设置导流坝。这一办法在多次修复工程中提出,综合治理上游河床的做法,既有利于稳定主河道,也有利于桥梁防护工程的加强。
(2)下游设置拦石坝坎与桥梁平行。它的作用是抵御洪水冲刷到河床,确保河床标高基本稳定,这也就保障了桥下河床部位的稳定,就能从根本上解决好防护工程与桥梁墩台基础埋置深度问题。
(3)注意防护工程的结构设计和基底标高确定。防护工程可分为上、下二部分,上部结构要能抵御洪水的冲击,为浆砌片石结构,下部结构必须满足抵御洪水与巨石的冲撞,为砼结构。避免从下至上均为浆砌顽石的做法。当整体防护工程布局确定后,科学地确定基底标高。
(4)在主河道桥墩前,应增设防撞护墩。
(5)沿河路堤设置挡墙时,应结合河流情况布置,注意设墙后仍要保持水流顺畅,不要挤压河道,引起局部冲刷。
防治公路桥涵水毁一定要依靠科学技术进步,要不断以新的科学技术成果、新的科学技术知识进行工程实践,不断完善防护工程设计方案和施工方案,虽然造成公路桥涵水毁的原因是多方面的,但只要我们能从桥涵的设计、施工和养护等方面十分重视预防水毁,桥涵水毁灾害将会得到有效控制,桥涵水毁损失也将会大大减少,随着防护工程修复质量的不断提高,其增加自然景观的独有特色将大放异彩。
参考文献
[1] 路面工程[J].人民交通出版社,1989.公路与桥梁工程病害防治及检测修复实用技术大全[M].长春出版社,1999.