低等级公路路面汇水冲刷路基防护研究

程 宏

（山西交通建设监理咨询集团有限公司,山西 太原 030000）

0 引言

公路地面排水体系包含路面排水和坡面排水两部分，在公路运营中发挥着重要作用。公路排水体系不完善，通常容易引发路基边坡冲刷破坏，威胁公路使用安全，缩短运营年限，并显著增大道路维护工作量，增加道路运维成本[1-3]。目前，大多数现役低等级公路，路基边坡受地形和空间条件限制，边坡坡度较陡，排水系统缺失，且防护不到位，导致路面汇水漫流，对路基边坡造成严重冲刷破坏，急需进行修复处理。为此，该文在分析低等级公路边坡特点的基础上，提出了帆布沟冲刷防护技术，以期能有效提升低等级公路路基边坡防护水平，保证道路安全稳定地运营。

1 防护技术现状

现阶段，常用的路基边坡防护措施主要包括排水防护和抗冲刷防护。科学完善的边坡防护措施是确保边坡安全、稳定运营的重要前提。边坡防护技术及存在问题如下：

1.1 排水防护措施

公路项目排水防护措施包括设置截水沟、排水沟、盲沟、边沟、集水坑等。其中，截水沟、排水沟、边沟在低等级公路中应用最为普遍。

截水沟主要布置于边坡顶部，用于阻挡边坡顶面水流，降低坡面水流冲刷作用。边沟主要布设于路基两侧，其作用是汇集与排除路表、路肩、坡面径流[4]。

1.2 抗冲刷防护措施

抗冲刷防护措施包括工程防护和植被防护两种形式。其中，工程防护是利用水泥、砂浆、混凝土等材料对坡面实施护面。现阶段，较为常用的工程防护措施主要有护面墙、坡面处治、植被混凝土防护等。

（1）护面墙常用在易风化、破碎的石质边坡表面，避免边坡进一步风化、破坏，如泥质灰岩、硬质砂岩等风化程度较高的边坡。

（2）植被混凝土防护是植被防护与工程防护的联合应用，兼具两种防护的技术优势。该技术作为一种新型防护形式，适用性较强，能够应用于石质边坡、土质边坡、地面冲刷防护等各种地质条件，实际应用时，根据现场实际情况进行适当调整。

（3）坡面处治是针对产生风化边坡实施的护面措施，主要包括喷浆、抹面、灌浆等几种方法，有效阻止边坡进一步风化、侵蚀。

（4）植被防护主要有种草、铺设草皮、种树等几种方式。该防护技术是防治边坡冲刷破坏的常用手段，通过种植植被，能有效减弱坡面径流冲刷强度，并且植物根系能够提升土体整体性，增强抗冲刷性能，起到防护坡面的效果。

（5）当前，在传统防护技术基础上逐步研发出工程防护与植被防护联合防护技术，主要包括土工格室植草防护、客土喷播防护措施等[5]。

1.3 存在的问题

上述边坡防护技术，综合防护技术主要用于高等级公路或城市道路边坡坡度低于1 ∶1 的稳定边坡；混凝土框架护坡技术主要应用在规模较大的边坡防护。农村低等级公路边坡普遍存在坡度大、稳定性差、路面汇水多、冲刷破坏点多、排水系统缺失等问题。采用上述防护措施达不到理想的防护效果，加之乡村低等级公路养护经费不足，上述各项措施难以有效应用。

2 冲刷防护技术研究

2.1 农村公路边坡特点

农村公路作为日常出行的重要交通设施，在农村经济发展中发挥着十分重要的作用。当前，现役农村公路边坡主要特点如下：

（1）投资少，建设标准低，防护不到位。大部分路基边坡表面土质疏松，未进行防护处理，并且部分防护位置植被类型单一，达不到防护效果。

（2）排水系统缺失，路面汇水以漫流为主；加之道路缺乏养护，排水体系出现堵塞、失效现象。

（3）边坡冲刷破坏后修复不及时，导致冲刷破坏加剧。

（4）局部路段降雨量大，路面汇水较多，边坡冲刷较为严重。

（5）局部位置地质条件较差，雨期边坡冲刷破坏严重。

（6）乡村公路建设里程较大，养护管理缺失，并且养护资金不足，导致部分养护措施维持时间较短，达不到预期养护效果。

2.2 帆布沟冲刷防护技术

农村低等级公路边坡防护应充分考虑经济性、可行性等各方面因素，在保证防护效果的前提下，最大限度降低防护成本，减轻农村公路养护负担。因此，根据农村公路特点，并结合现场实际勘察、分析，针对农村低等级公路边坡防护提出帆布沟冲刷防护技术。此技术既可用于对现状公路边坡冲刷破坏的修复处理，且能用于新建农村公路路基边坡防护[6]。其中，对于现状公路边坡冲刷修复，帆布沟是在已有冲沟表面铺设帆布，形成帆布沟，以有效疏导坡面径流，防止冲沟进一步加深。而对于新建公路边坡防护，主要根据路面汇水部位地形布设帆布沟，有效避免路面汇水对边坡的冲刷破坏。帆布沟防护技术从排水、防冲刷两方面对边坡实施防护，有效解决了农村低等级公路路面汇水冲刷破坏问题[7]。

2.3 帆布沟施工

通过现场调查发现，农村公路路基边坡冲刷破坏是由路面汇水所致，路面汇水主要通过散排方式排放，道路运营过程中，路面两侧土体逐渐堆积，导致雨期路面水体大量汇聚，对边坡造成严重冲刷破坏。针对农村公路从排水方面防治冲刷问题难度较大，可采取将边坡冲沟改造成帆布沟的方式进行排水防护，不仅能实现对边坡的有效防护，且能显著降低养护工作量，节约成本。

（1）为将路面汇水引流至帆布沟内，确保路面汇水排放的规范化、标准化，应在路面两侧边缘位置布置拦水带，并在帆布沟入口处布置横向拦水带，确保雨水完全进入帆布沟内；路基边坡表面现有冲沟为最佳帆布沟布设位置，是路面汇水排放的自然选择，适应现场地形要求。排水口位置水体流速较大，对边坡冲击作用强烈，应在该位置设置集水井或跌水，以有效降低水流冲击荷载。帆布沟防护断面如图1 所示。

图1 防护断面图

（2）帆布沟主要以路基坡面原始冲沟为基础，对其进行修整、改造，将冲沟改造为圆弧形或梯形，清理沟内侧及周边尖锐碎石、树根等杂物，避免对土工布造成破坏。帆布沟具体尺寸应结合路面汇水情况确定，通常宽度大于40 cm。其截面示意图如图2 所示。

图2 帆布沟截面图

（3）沟体修整成型后，在沟内铺设帆布，确保帆布与土体密贴程度，并且帆布铺设宽度应超过土沟两侧各300 mm，在帆布边缘盖土压实，保证帆布牢固性、稳定性，盖土厚度不得小于15 cm。帆布沟应由路面汇水口直接延伸至边坡底部排水沟内，将雨水汇入排水沟统一排至周边河道。

（4）帆布沟与跌水结合部位处理：跌水浇灌时，应将帆布端头部位埋至跌水内，埋入长度至少为30 mm，以有效固定帆布，确保稳定性[8]。

（5）帆布沟与集水井结合部位处理：对集水井排水口位置边坡实施整平处理，并将帆布压至排水口底部，确保固定牢固。

（6）帆布搭接部位处理：当帆布沟长度较大时，帆布应进行搭接处理，应将下部帆布设置于上部帆布下方进行搭接，其长度至少为50 cm，同时搭接部位帆布边缘盖土应适当加厚。

（7）当路基边坡坡度较陡时，帆布沟边缘除采取盖土固定外，还需设置长度不小于50 cm 的木桩打入边坡土体内部，以有效增强帆布稳定性，防止产生滑移，木桩布设间距以50~120 cm 为宜。

2.4 帆布分类

帆布主要由棉、麻线纺织而成，因初期广泛应用于船帆而成名，大部分为平纹组织，少数为斜纹组织，根据织股不同将其分为粗、细两种类型。其中，粗帆布常采用58#（10 英支）4~7 股线纺织而成，质地坚实耐用，防水性能优良，主要用作货物运输及露天覆盖[9]。细帆布采用2 股58#与6 股28#（10 英支/2~21 英支/6）线纺织而成，常用作劳保服装及用品加工。通过染色后还可用于背包、旅行袋、鞋等材料。同时，通过后续进一步加工，还可制成PVC 帆布和腊帆布等。

3 帆布冲刷试验及工程应用案例

3.1 帆布防护试验

为充分了解帆布在路基边坡冲刷防护中的应用效果，砌筑边坡模型实施试验检测，因砂性土抗冲刷性能较差，因此选择砂性土填料进行试验，具体流程如下：

（1）砌筑路基模型，并填筑砂性土。

（2）在边坡表面开设深度为100 mm、宽度为200 mm的沟槽，并在沟槽内铺设帆布，两侧分别超过沟面300 mm，并盖土压实。

（3）将输水管道通至帆布沟入口水槽内，并进行通水，水流由水槽流入帆布沟内，持续通水15 min。

（4）撤除边坡表面帆布，并对坡面冲刷情况进行检查。结果显示：①水流流至坡面后，顺帆布沟迅速流动，边坡表面土体及帆布均处于稳定状态，未产生滑动；②帆布撤除后，边坡表面土体完整，未出现侵蚀现象；③局部坡面土体存在少许渗水，但不影响边坡稳定性。

（5）帆布撤除后，继续通水5 min，对帆布防护前后边坡冲刷情况进行对比[10]。结果显示，因边坡土体密实度较低，边坡表面迅速被冲刷出一道深沟，且随冲刷的不断加剧，沟体两侧土体逐渐坍塌，形成更大冲沟。由此可见，帆布沟对边坡冲刷防护效果显著。

3.2 工程案例

某工程项目为某理工学校-市委党校交叉口北侧60 m位置处，路基边坡采用帆布沟进行防护。通过现场实际调查发现，边坡表面采用粗帆布修建了一道帆布沟，主要用作将路面汇水引流至坡脚排水沟内，边坡由上至下总长度为4.6 m，坡度1 ∶1，帆布沟宽度为35 cm，深度为15 cm，沟两侧帆布宽度为40 cm，采用石块盖压牢固。

现场调查结果显示，该工程边坡防护仅此一道帆布沟，用作坡面临时防护，帆布为货车篷布。因该项目路基边坡具体防护计划未落实，工程处于尚未开工状态，当前正值雨季，降雨会对边坡造成严重冲刷，威胁边坡使用安全。为有效降低降雨对路基边坡的冲刷破坏，降低经济损失，根据该工程实际情况，就地取材，拆取货车篷布对该工程路基边坡实施防护，实际防护效果表明该帆布沟有效降低了降雨对边坡的冲刷破坏，取得了显著效果。

4 结论

综上所述，该文根据农村低等级公路路基边坡防护现状，介绍了现有坡面冲刷防护技术措施，主要是通过排水、抗冲刷两方面对路基边坡实施防护。此种技术手段主要针对坡度较缓且稳定性较高边坡较为适用，而由于农村低等级公路边坡坡度大、稳定性差、路面汇水多、冲刷破坏点多、排水系统缺失等，采用排水和抗冲刷防护措施达不到理想的防护效果，并且防护成本较高。因此，结合农村低等级公路实际情况，该文提出了帆布沟边坡防护技术，根据路面汇水及边坡地形，将边坡冲沟改造成帆布沟，不仅有效实现对边坡的防护，避免冲刷破坏，且能显著降低养护工作量，节约成本，最后通过试验及工程实践，充分验证了帆布沟防护技术效果显著，值得积极推广应用。