甘肅省南部地區公路水毀成因分析及處治措施

尚高鵬，祁璐帆，劉穎才，周 煒，趙 軍

（甘肅省交通科學研究院集團有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 概述

2020年8月以來，甘肅省南部地區出現暴雨天氣過程，短期內連續暴雨頻度高、強度大、涉及范圍廣、持續時間長、累計降水量大，降雨頻次和強度罕見。宕昌、徽縣、兩當縣降雨重現期達到50年一遇，舟曲縣達到70年一遇，文縣、武都區、康縣暴雨重現期達到100年一遇。文縣口頭壩鎮、碧口鎮日最大降水量分別達到188.4 mm、146.1 mm。

特大暴雨引發白龍江、白水江、岷江、洋湯河、馬蓮河等河流洪水暴漲，山洪、泥石流等地質災害較為嚴重，有的地段山洪引發泥石流淹沒公路、堵塞河道，形成堰塞湖并淹沒村莊，洪水沖毀公路，造成交通中斷。

強降雨持續時間長、連續疊加，致使隴南境內G 212線嶺峰至罐子溝段、G247線東峪口至青龍橋段、G567線西和至成縣小川段、S206線大姚路等多條公路災情嚴重。造成臨河路段路基防排水設施垮塌、路基缺口、路面沉陷、滑坡等水毀病害，橋涵防護構造物、邊坡防護及交通安全設施受到不同程度損壞，部分路段一度交通中斷或被洪水淹沒，嚴重影響道路的通行及人員安全。

2 區域自然環境條件分析

甘肅南部地處中國大陸二級階梯向三級階梯的過渡地帶，位于秦巴山區、青藏高原、黃土高原三大地形交匯區域，西部向青藏高原北側邊緣過渡，北部向隴中黃土高原過渡，東部與西秦嶺和漢中盆地連接，南部向四川盆地過渡，整個地形西北高東南低。西秦嶺和岷山兩大山系分別從東西兩方伸入全境，境內形成了高山峻嶺與峽谷盆地相間的復雜地形。甘肅南部地區地質構造活動復雜，不僅是地震高烈度區，也是地質災害的易高發區。

受境內高山深谷地形條件的影響，在氣候上有明顯的區域特征，在分布上分為北亞熱帶、暖溫帶、中溫帶三大類型，氣溫、降水、溫度、風以及氣象災害等都有明顯的季節變化和地域差異。

區域地形地質條件復雜、降水量分布不均，導致各類自然災害頻發，尤其進入雨季之后，常出現山洪暴發，伴隨地質災害，對境內公路和橋梁構成嚴重的威脅。根據降雨強度、河流及溝道暴洪、地質災害及災害損失情況，將災害范圍劃分為重度區、中度區和一般區3個災害等級。重度區：暴雨強度達70～100年一遇，河流、溝道暴發洪災、地質災害集中群發，造成基礎設施毀損嚴重的縣（區）作為重度區。中度區：暴雨強度50年一遇以上，山洪暴發、地質災害群發，造成基礎設施損毀較重的縣（區）作為中度區。一般區：暴雨強度小于50年一遇，部分區域發生山洪、地質災害，造成部分基礎設施毀損的縣（區）作為一般區。圖1為甘肅省南部地區暴洪泥石流災害區域劃分。

圖1 甘肅省南部地區暴洪泥石流災害區域

3 常見水毀類型

經調查，甘肅省南部地區公路水毀常見類型如下。

3.1 路基路面水毀

沿河路段防護設施受水流沖刷影響，基礎掏空、路基水毀（如圖2所示）。暴雨山洪、河流沖刷引起路基滑移、沉陷、垮塌。水流沖刷引起土質邊坡虧坡、坍塌，石質邊坡開裂、落石等。邊溝、排水溝、截水溝、急流槽等排水設施淤埋、破損、斷裂。路基高度較低路段洪水淹沒路面、落石損毀路面、路基水毀或變形引起路面破壞等。

圖2 沿河路基水毀

3.2 橋梁涵洞水毀

洪水、泥石流引起橋梁垮塌。由于坡面落石或路基土體的擠壓等，導致梁板移位、破損、開裂。橋梁墩柱受到洪水、泥石流、漂浮物的撞擊，導致橋梁墩臺破損、開裂。橋梁錐坡、防護等附屬設施受洪水沖刷發生水毀（如圖3所示）。橋梁墩臺基礎受洪水沖刷外露。洪水造成橋下堵塞、淤積，涵洞整體沉降、倒塌、基礎掏空、急流槽損壞或斷裂，八字墻沉降或開裂，涵洞淤塞、排水不暢等。

圖3 橋梁錐坡水毀

3.3 隧道洞口水毀

隧道洞口側仰坡地表開裂、失穩滑塌，洞口落石，截水溝開裂、淤塞、坍塌；洞頂排水溝淤塞、開裂，洞門墻開裂、垮塌、失穩、裝飾脫落、墻體滲漏水，洞門墻、擋土墻基礎掏空；路面積水、淤積，標線及涂裝臟污、破損。

4 水毀成因分析

影響甘肅省南部地區公路及其構筑物發生水毀的因素較多。經調查總結，主要因素有自然環境惡劣、人類活動影響和公路局部路段承災能力不足3個方面。

4.1 自然環境惡劣

甘肅南部區域山高谷深，溝壑縱橫，地形陡峻，巖石破碎，地震多發，降雨集中。陡峻的地形為暴洪、泥石流、滑坡等地質災害的形成提供了發育場所，地表形態破碎松散的山體巖石為暴洪、地質災害的形成提供了豐富的物源。這些因素為暴洪、地質災害的形成奠定了物質基礎，導致該區域成為甘肅省暴洪、泥石流等地質災害多發易發區。

4.2 人類活動影響

人類活動對河道、溝谷等自然環境產生不利影響。受地形地貌限制，甘肅省南部片區宜耕、宜居的土地多在江河、溝谷和低洼地帶，人多地少現象突出，存在人與河流爭地、大量農田和建筑物等設施擠占河道、不規范采沙活動等現象，導致河流過水斷面減小，排洪能力減弱，造成河道狹窄，水流紊亂，行洪不暢。一旦發生洪水，沿江沿河的道路和農田容易受災。

4.3 公路局部路段承災能力不足

局部路段承災抗災能力弱。2020年“8·12”暴洪泥石流災害調查結果表明，甘肅省南部片區的高速公路水毀災害輕微，國省干線公路水毀災害較大，縣鄉道路和農村公路受災嚴重。近年來，通過改造提升的路段，道路的抗災承災能力明顯高于原有路段。甘肅省南部片區公路以G 212線為代表，受歷史原因、技術水平、工程投資等因素影響，沿江沿河道路洪水設防標準低、防護工程薄弱，經常出現路基沖毀、淹沒道路等現象[1]。地形地質復雜路段易受落石、滑坡、泥石流等災害影響。個別建設年代久遠的橋梁、涵洞，荷載等級低，跨徑小，泄洪能力不足，容易造成橋頭引道、橋梁、涵洞水毀。大多受災路段只能進行局部工點的恢復重建工程，缺乏大范圍改線的客觀條件，因此難以徹底根治水毀威脅。

5 處治措施

5.1 水毀處治原則

公路水毀重建方案的選擇，應在調查沿線公路水毀災害、搜集氣候、水文和地震烈度等資料的基礎上，通過加強工程地質調查與勘察、地形地物測繪、工程類比等手段確定[2]。對喪失承載能力、無修復利用價值的橋梁、損毀的沿河支擋防護工程，應及時拆除。防止壓縮泄洪斷面，對河道下游橋梁等構造物產生不利影響。對橋涵等構造物進行修復時，應滿足其泄洪及抗沖刷能力。河床比降大、水流湍急、河道彎曲等易于沖刷的河段，適當提高設計洪水頻率。為穩定河岸、改善水流流態、減輕水流沖刷、保障橋梁等構造物結構安全，沿河可設置導流堤、順壩等調治構造物，不宜設置丁壩、挑壩。

5.2 路基水毀處治措施

對于路基滑移，根據具體情況選用抗滑擋土墻、反壓護道、抗滑樁或抗滑樁板墻等措施進行支擋加固處理，通過增設必要的疏排地表水、地下水等措施提高路基抗災能力。對于因缺少支擋防護設施導致的路基垮塌，增設相應的支擋防護工程[3]（如圖4所示）。對原有防護設施結構薄弱、基礎埋置深度較淺路段，應通過現場調查，結合水文計算，加強基礎埋置深度，河彎路段宜適當增加安全值。

圖4 仰斜式路肩墻示意圖

根據地形、地質、巖土體特性，對于易沖蝕和坍塌的土石挖方邊坡可采用內護墻、護面墻、混凝土框格梁等防護措施，并完善坡面防排水設施[4]。對于邊坡土體含水量較高、坡面較緩、且易發生溜滑的路段，可采用坡腳設置石籠式擋土墻等柔性防護。對風化嚴重的石質邊坡，應通過清理危石、設置攔渣墻、防護網等措施治理。對于邊坡較陡的路段，可采取放緩、補虧邊坡等治理措施，增強路基邊坡穩定性。

路基支擋防護工程宜采用現澆混凝土結構。對于損壞的支擋防護工程，宜參照原有結構類型進行設計，并做好與既有防護設施的銜接處理。對于沖刷嚴重、影響結構安全和路基穩定的支擋防護設施，為減小河床沖刷、防止基礎外露，可設置石籠、護裙、護坦等進行加固處理。

對邊溝、排水溝、急流槽等排水設施掩埋、破損、斷裂的，應分類型進行修復。全面核查邊溝、排水溝、截水溝、急流槽等排水設施的使用功能，完善必要的防排水系統。因路基垮塌、邊坡滑塌等造成的排水設施損壞，應結合地形、地貌和路基修復重新設計。

5.3 橋梁涵洞水毀處治措施

對損毀橋梁進行重建時，應結合地區規劃以及道路使用功能合理確定重建方案，新建橋梁設計標準宜按照現行標準進行設計。同時，對無利用價值的結構工程，應全部清除、清理并恢復河道原貌。對于損壞的橋臺錐坡應進行恢復（如圖5所示），錐坡宜采用混凝土基礎，基礎埋置深度通過沖刷計算確定[5]。錐坡填料應采用砂礫土夯填密實。錐坡基礎受水流沖刷影響嚴重時，可增設石籠等防護措施。

圖5 橋臺錐坡防護示意圖

水流沖刷引起的橋梁樁基外露，需驗算樁基承載力。如樁基承載力不滿足要求，可采取補強措施提高樁基承載力。樁基承載力滿足要求時，可采用聚合物砂漿、補強鋼筋等措施修復外露破損樁基，防止樁基繼續被河流沖刷和漂浮物撞擊，確保橋梁結構安全。

對于河床縱坡較大，沖刷嚴重的中小橋，可通過對主河槽鋪砌硬化等措施，改善水流對樁柱的沖刷影響。對于局部沖刷較大的樁基，可在樁基迎水面設置混凝土減沖設施。為防止洪水、泥石流及夾雜的漂浮物等撞擊橋墩、樁基，可增設鋼護筒等防撞設施。橋梁墩臺擴大基礎由于水毀導致基礎沖刷嚴重、出現脫空現象時，可采用低標號混凝土回填、增設河床鋪砌等措施。

對于重建涵洞，應結合地形、地質、水文等因素合理確定涵洞的位置和結構形式。對涵洞主體及其附屬結構發生損壞的部位應加強修復，并完善相應的防護及防排水設施。對部分出現臺身裂縫等病害的蓋板涵、拱涵，當施工條件受限、且不能中斷交通的路段，在泄洪斷面滿足要求的前提下，可采取在既有涵洞內套裝混凝土箱涵、鋼波紋管涵等處治措施，對空隙部分采用混凝土進行填充。對因水毀引起的涵洞堵塞，應及時進行清淤。

5.4 隧道口水毀處治措施

對于隧道口排水系統，應及時清淤，同時設置封溝屏、防護網、截水墻等設施。對于側仰坡，應清理危巖和滑塌土石方，設置主、被動防護網[6]。對于受水浸泡路面，應清理路面淤泥，修補標線。

6 結論

（1）分析了甘肅省南部地區地形、地質、氣候特點，根據受災程度，將受災區域具體劃分為重度區、中度區、一般區。

（2）經實地調查，公路水毀病害類型主要有路基路面水毀病害、橋梁涵洞水毀病害以及隧道口水毀病害三類。

（3）經調查、總結，影響甘肅省南部地區公路及其構筑物發生水毀的因素主要有自然環境惡劣、人類活動影響和公路局部路段承災能力不足三個方面。

（4）總結了水毀病害處治時的方案擬定原則以及針對不同水毀類型的具體處治措施。