护墙【guard wall】指的是在道路的急弯、陡坡等危险路段，沿路肩修筑的矮墙。园林景观中的护墙是指台阶两侧的夹墙，并介于相邻斜坡之间，是台阶与斜坡之间的挡土墙，是保证台阶安全的另一内容，大致有两种，一种是顶部高度始终以同一高度保持在一给台阶之上；另一种则容许护墙随台阶而倾斜。

安全设施是为了保证高等级公路安全运营而设置 ,桥梁上的防撞护栏及路侧的间断式混凝土护墙为高等级公路安全设施的重要组成部分。桥梁上的防撞护栏因其所处的环境和地位而受到高等级公路设计部门、管理部门和研究人员的重视,但对路侧的防撞护墩的研究还比较欠缺 ,在国内各地并没有形成共识 ,很大程度上还处于基于经验和惯例,缺少系统的研究。研究表明, 路侧事故在公路事故中占了大约 30%的比例,这也突显了在路侧合理设置护栏的重要性。

我国在上个世纪 70 年代开展了公路交通安全的研究 ,已经取得很多研究成果, 并形成相关的规范,为路侧设置护栏提供了依据。但的研究主要针对高速公路上的连续式护栏, 而在山区公路中应用十分普遍的间断式护栏, 缺少系统研究。山区公路普遍采用的间断式混凝土护栏, 具有显著的使用优势:

(1)造价低廉;

(2)材料容易获得,方便就地取材;

(3)施工和养护方便;

(4)强度高;

(5)不易遭人破坏;

(6)能够很好地解决行车噪声、路内空气流动和路面积水等问题。

但间断式混凝土护栏具有明显的缺陷, 通过对浙江省温州地区间断式护墙的调查, 以期得出间断式防撞护墙存在的主要问题, 及需要改进的方向。

本节对温州地区典型间断式护墙的一些工程事故进行调查可见如下情况:

(1)间断式护墙具有一定的抗侧向碰撞能力,在特定的条件下能够避免失控车辆驶离行车道, 避免了二次事故的发生。

(2)间断式护墙本身并没有因为受到碰击而发生破坏,整体性保持得很好, 倾覆是因为护墙的基础提供的约束力不足造成护墙基础发生失稳破坏造成的, 其它的大量的护墙事故均反应出这一共同特点。所以为了尽可能避免因车辆碰撞护墙而产生的二次事故如坠崖和坠河等。

由前面的现场调查资料可知,间断式防撞护墙存在的主要问题是基础提供的约束力不足, 对于绝大部分护墙直接修筑在路侧地面上,那么护墙抗侧向滑移变形仅靠自重和护墙与地基间的摩擦系数来提供,抗侧向倾覆能力靠自重绕外侧转动距离提供的抗倾覆弯矩来维持,这种能力很有限。防撞墙断面为单坡型, 安全防撞类型为Am型, 地面上高度为81cm,采用梯形,迎撞面为斜坡面,坡角为80°;基础埋置深度为20cm,底部宽度取为50cm,单个护墙纵向长度为200cm,护墙间距为200cm。

车辆与第一个护墙发生碰撞时的最大碰撞力为219.39kN,所以该最大碰撞力相对于单个护墙重心产生的倾覆弯矩为219.39 ×(0.70 -0.47)=50.460kN.m,远大于护墙沿外侧面底边产生的重力抗倾覆弯矩4.902kN.m,所以车辆与第一个护墙发生侧面碰撞时, 第一个护墙将会倾覆。与第二个护墙发生碰撞时的最大碰撞力为2.25kN,由该力产生的最大倾覆力矩为2.25 ×(0.70 -0.47)=0.52kN.m,远小于护墙重力绕外侧的抗倾覆弯矩4.902kN.m,所以第二个护墙不会产生翻倒。

不论是通过山区间断式防撞护墙现场工程事故还是初步的理论分析均可看出, 间断式防撞护墙如果不设置基础,其防护能力很有限,为了提供其防护能力,需要对间断式护墙的长度、基础埋置深度以及是否设置基础如座椅式基础或钢管基础开展研究。

公路路基水毁是公路遭到洪水破坏的一种自然灾害, 全国各省( 区) 公路养护部门每年都要投入大量人力、物力和财力用于水毁抢修和修复。在公路路基冲刷防护中, 护墙用的最多, 它一方面可用来支撑路基填土, 另一方面起到抵御洪水冲刷破坏路基的作用。但在实际工程中, 由于护墙基础埋置深度不够而发生破坏的情况也屡有发生, 使得护墙修了被冲, 冲了再修, 造成公路路基的重复水毁。丁坝具有外围防护性质, 利用丁坝配合护墙防护公路路基水毁并加强丁坝自身防护 ,将有效避免重复水毁情况的发生。

丁坝作为一种公路路基水毁防护建筑物, 其主要的防护机理是: 由于丁坝对水流的压缩和阻拦, 在坝后一定范围内出现回流区, 回流区内水流的流速比主流小的多, 从而缓解了水流对沿河路基的冲刷。同时, 由于流速的降低, 使得水流挟带的大量泥沙在坝后沉积下来。也就是说, 丁坝对河岸的防护作用, 主要是依靠坝后回流区的减速和淤沙。

如前所述, 护墙单独作为公路路基冲刷防护建筑物时, 往往不能将其基础埋置在最大冲刷线以下而遭受水毁。而利用丁坝防护机理, 采用丁坝配合护墙是一种比较安全可靠和经济的防护手段。在坝后回流区内, 河床不但不受冲刷, 反而会产生泥沙淤积。这样, 受丁坝保护的护墙, 其基础就可以埋得很浅, 只需在河床面以下有一定的安全深度即可, 不必作冲刷计算。因此, 在今后的治理路基水毁防护工程中, 应提倡采用这种综合防护形式。

2.1 采用柔性结构的丁坝

干插片石外包一层铅丝笼形成的丁坝属于柔性结构。采用这种形式后, 丁坝基础可埋得较浅, 坝头可随冲刷而下沉, 但坝体不会由此产生断裂而破坏。当坝头下沉就位达到稳定状态时, 可将坝头加高到设计值, 全坝加做一层混凝土外罩, 即可成为一种永久性建筑物。采用这种结构可避免大量的开挖工作 , 加快了施工速度, 因而尤其适用于公路水毁抢险中。如山西省忻碛线静乐段 K84+300m 处建有一座铅丝石笼柔性丁坝, 该坝仅用一个白天就修筑完成, 使被防护的路段未被当天夜里的一场特大洪水冲毁。

2.2 采用防冲盘进行防护

防冲盘是一种平面防护, 一般为铅丝石笼柔性结构, 平铺于坝头附近。如将其顶面置于河床面上, 应注意要充分覆盖冲刷坑范围; 如将其置于河床面以下一定深度, 其表面积可相应减小, 并且埋得越深面积越小。因此,防冲盘应尽可能地深埋于河床面以下。设置防冲盘后, 丁坝基础嵌入防冲盘下一定安全深度即可。

2.3 采用抛石进行防护

抛石防护也为平面防护的一种。这一防护措施取得良好效果的关键是抛石范围必须充分覆盖需要防护的丁坝局部冲刷坑范围。为了防止抛石被冲走流失, 抛石顶面应尽量码砌平整, 并在抛石下游末端设置铁丝石笼拦截墙, 其顶面与抛石顶面齐平, 以提高抛石的抗冲能力。当大水来临, 丁坝自身结构面临冲毁危险时, 采用抛石防护可快速有效地保证丁坝安全。

2.4 采用护坦式基脚

护坦式基脚可采用浆砌片石或混凝土制作, 可与丁坝基础连成一体或单独沿丁坝基础周围砌筑, 其高度与丁坝基础高度一致。它的减冲效果和导流堤以及护墙和护坡的护坦式基脚减冲效果一样, 能够有效地减小坝头冲刷, 降低丁坝基础埋深 。

2.5 漫水丁坝加设挑坎

对于漫水丁坝, 可以在在丁坝下游方向沿坝身加设挑坎, 实践证明, 它能够使坝后淤积区的范围加大。挑坎平台高度一般与河床面齐平, 淤沙效果较好。挑坎形式与坝后淤沙范围的关系还有待于进一步的模型试验资料验证。

在公路路基设计和施工中, 人们普遍重视主体工程, 忽视防护工程, 从而导致了诸如沿河公路重复水毁现象的发生。本文提出了利用丁坝和护墙防护公路路基水毁这一综合防护形式, 并介绍了几种丁坝自身的防护措施, 它们已在工程实践中得以应用并取得了良好的防护效果, 可以在今后公路水毁防治方面得以推广使用。