甘肅隴南地區公路橋梁水毀處治研究

文/周煒、王偉坤、尚高鵬

1 前言

水毀是甘肅省公路的主要病害之一，危害嚴重，除直接毀壞路基、橋涵等構筑物外，還會誘發山體滑塌、泥石流、滑坡等地質災害，造成交通中斷，嚴重影響和危害交通運營與安全。

2020年8月以來，甘肅省連續出現暴雨天氣，降雨范圍之廣，強度之大，十分罕見。尤其是隴南南部的文縣、武都區暴雨量達到百年一遇，宕昌、徽縣等達到50年一遇，為歷史同期2～3 倍。連續暴雨引發白水江尚德（水文站）超500年一遇暴洪，白龍江、西漢水、平洛河、拱壩河、達溪河發生20年一遇暴洪，其他中小河流達到10～20年一遇。持續強降雨致使隴南境內及周邊地區發生“8·12”暴洪泥石流災害，造成多條公路多處損毀。針對2020年8月以來甘肅省連續強降雨引發的公路水毀災害情況，本文以G212 隴南段尚德4#、5#橋水毀為例，分析了水毀原因，并提出了建設性處治方案。

2 舊橋概況

G212 公路尚德段在跨越白水江支溝處設置了兩座橋梁。尚德4 號橋，上部結構為1～13m 預應力混凝土空心板，橋梁全長22.5m；尚德5 號橋，上部結構為1～20m 預應力混凝土空心板，橋梁全長32m，橋臺均為重力式U 臺、明挖擴大基礎，兩座橋梁之間為短路基（長度86.75m），見圖1 所示[1]。

圖1 水毀前橋梁狀況

3 水毀原因分析

“8·12”暴洪泥石流災害導致兩座橋梁之間路基沖毀，橋臺臺后填土沖毀，橋梁垮塌，河道變遷，原地貌形態改變。橋梁沖毀情況見圖2、圖3 所示。

圖2 水毀后橋梁狀況俯視圖

圖3 水毀后橋梁狀況平視圖

3.1 工程地質

橋址區位于松潘—甘孜東北向褶皺帶和南秦嶺東西向褶皺帶交接復合部位，構造體系在歷次構造運動作用下，地質條件十分復雜。區域褶皺緊密，走向斷層發育，由志留系炭質千枚巖、板巖、粉細砂巖、薄層灰巖等組成，傾角40°～70°。斷裂構造發育，斷裂及斷塊構造活動強烈，地震活動頻繁。

橋址區地層巖性主要由第四系全新統人工填筑土、第四系全新統沖積的角礫、卵石組成。根據地質勘察，自上而下依次為填筑土、角礫、卵石。填筑土呈褐灰色，潮濕—飽和，稍密，土質不均勻，主要由人工回填的千枚巖碎屑、板巖碎屑、砂粒、黏性土組成。另外，橋址區地震頻繁，主要以人工填土為主，橋梁基礎存在一定的不穩定因素[2]。

3.2 水文

白水江屬白龍江支流，發源于四川省九寨溝縣崛山中段郎架嶺東北，至文縣玉壘坪匯入白龍江，甘肅境內長度107km，流域面積3039km2，年徑流量34.7 億m3，主要以降雨補給為主，河床比降大。據水文站觀測資料，橋位處100年一遇洪峰流量Q1%=1730m3/s，水位高程為831m。根據水文資料，2020年8月17日暴洪時最大流量為2780m3/s，出現超500年一遇暴洪,受災區域溝道暴洪及泥石流多發、群發、強度大，造成公路毀壞。根據《公路工程水文勘測設計規范》（JTG C30）有關規定及水文資料,新建橋梁采用100年一遇洪峰流量Q1%=1730m3/s 對橋位處一般沖刷深度、局部沖刷深度進行計算。

表1 橋位處沖刷深度計算結果表

橋址處洪峰流量超過500年一遇，遠遠超過原有橋梁、路基設計洪水頻率；同時，橋址處沖刷增大，舊橋基礎及其之間的短路基防護薄弱，導致路基與橋梁沖毀。

3.3 橋位

兩座橋梁及其中間段路基位于河道凹岸處、河流頂沖段。持續強降雨造成白水江河道水位上漲，洪水流速增大，兩座橋梁及其之間短路基受洪水沖刷影響，河灣凹岸在橫向環流與縱向水流綜合作用下形成螺旋流，且具有較強的挾沙能力和破壞能力，進而導致路基垮塌、橋臺基礎（均為擴大基礎）掏空，橋梁沖毀、垮塌。

4 方案比選

根據橋址區地形、地質、水文等條件，結合工程地質勘察、水文計算、工程造價等因素，路線改線困難，采取維持原有路線平面線形，設置橋梁等構造物恢復公路使用功能。

方案一：沿舊路線形，將舊路兩座橋梁之間短路基采用橋梁形式跨越，新建8～20m 預應力混凝土箱梁橋，下部結構采用柱式墩臺、樁基礎；在河流頂沖段采用駁岸墻防護。

方案二：原位恢復路基、橋梁。在白水江的兩個支溝新建1～13m 預應力混凝土空心板橋和1～20m 預應力混凝土箱梁橋，橋臺均采用柱式臺、樁基礎。臨河路段設置路堤墻進行防護。

從建設條件、施工難易程度、建設工期及交通組織、工程造價等方面綜合分析、比選，采用方案一作為推薦方案，在橋梁施工期間，過往車輛繞行，既有舊路保障車輛正常通行，處治方案比選具體見表2。擬建橋梁橋位示意見圖4，擬建橋梁橋型圖見圖5。

表2 處治方案比選表

圖5 擬建橋梁橋型圖

5 結語

本文從橋址區舊橋概況、水毀原因、方案比選等幾個方面對尚德橋的水毀恢復重建工程進行了詳細設計研究，重點介紹了橋梁水毀成因及相應的處治方案，為今后同類橋梁水毀方案設計提供以下參考方向：

5.1 河道頂沖路段盡量以全橋形式跨越，避免短路基形式。若無法避免，應加強橋梁、路基防護工程。

5.2 在水毀多發路段，橋梁盡量采用深基礎形式。

5.3 橋梁設計過程中，應重視對橋址區水文、地質情況的勘察。