山區(qū)公路防災(zāi)減災(zāi)分析研究

鄧爽

[中交鐵道（武漢）建設(shè)科技有限公司，湖北武漢430063]

1 研究背景與意義

近年來，極端天氣發(fā)生頻次顯著增加，帶來的自然災(zāi)害影響極大。2020年南方地區(qū)遭遇嚴(yán)重汛情，長江、黃河、淮河等主要江河共發(fā)生21 次編號(hào)洪水，次數(shù)超過1998年。受災(zāi)人次、緊急轉(zhuǎn)移安置人次和直接經(jīng)濟(jì)激增，以近五年均值為參照，分別上升23%、62%和59%。 2020年7月長江淮河流域特大暴雨洪澇災(zāi)害造成11 省（市）3417.3 萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失1322 億元[1]。

自然災(zāi)害發(fā)生頻次高、強(qiáng)度大、影響范圍廣，人民生命安全、生產(chǎn)生活受到極大影響，經(jīng)濟(jì)損失巨大。研究分析交通設(shè)施防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策，將從一定程度上減小災(zāi)害氣候的影響，降低經(jīng)濟(jì)損失。

在廣東省河源市2019年“6.10”“6.12”特大洪澇災(zāi)害造成的交通基礎(chǔ)設(shè)施全面重建完工之際，本文以災(zāi)害為背景，研究分析區(qū)域內(nèi)公路及橋梁損毀原因，進(jìn)而提出應(yīng)對(duì)策略，從事前主動(dòng)預(yù)防和事后積極應(yīng)對(duì)兩個(gè)角度達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。

2 交通設(shè)施災(zāi)毀情況分析

2.1 受災(zāi)基本情況

對(duì)廣東省河源市“6.10”“6.12”特大洪澇災(zāi)害對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施造成的損毀情況進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)河源北部地區(qū)，由山洪導(dǎo)致的山體滑坡和泥石流對(duì)道路造成極大破壞，常見橋梁損毀、路基掏空、路面破損、邊坡滑塌、防護(hù)設(shè)施（鋼護(hù)欄、防撞墻、擋土墻等）等損毀類型。

橋梁作為公路跨越河流谷溝的主要形式，是保障公路運(yùn)輸功能的重要節(jié)點(diǎn)，橋梁的損毀直接影響道路的通達(dá)，對(duì)區(qū)域可達(dá)性帶來重大影響。統(tǒng)計(jì)此次受災(zāi)情況得出，全市橋梁受損共計(jì)386 座，其中需重建271座，修復(fù)115 座，重建數(shù)量達(dá)到全部受損橋梁的70%。由此可見，洪澇災(zāi)害對(duì)橋梁帶來的損壞是直接且巨大的。

除橋梁損毀外，道路損毀中邊坡失穩(wěn)、路基路面受損的情況嚴(yán)重，部分排水設(shè)施遭到破壞，全市涉及各類型道路重建及修復(fù)項(xiàng)目1044 處。

2.2 損毀原因分析

2.2.1 自然條件分析

從地形地貌上分析，河源市地處粵北，與江西省贛州市相接，地形復(fù)雜、北部以山地、丘陵為主，尤其是粵贛交界區(qū)，山高嶺峻，山地水資源豐富。持續(xù)強(qiáng)降雨易導(dǎo)致山洪，在地質(zhì)復(fù)雜區(qū)域易伴隨發(fā)生其他類型災(zāi)害，如山體滑坡、崩塌、泥石流等。

2.2.2 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析

從路網(wǎng)結(jié)構(gòu)上對(duì)公路路網(wǎng)的抗災(zāi)能力進(jìn)行分析，農(nóng)村公路在路網(wǎng)中占比高、分布廣，是道路網(wǎng)絡(luò)的毛細(xì)血管，也是農(nóng)村地區(qū)出行的基礎(chǔ)設(shè)施，一旦損毀將對(duì)沿線居民基本生活保障造成嚴(yán)重不良影響。

圖1 為河源市連平縣公路網(wǎng)絡(luò)圖，圖中可以看出，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本呈樹杈狀，整體脆弱性較高，路網(wǎng)規(guī)劃及結(jié)構(gòu)欠佳。干線公路阻斷后將引起大片地區(qū)被隔絕，形成孤島，救援困難。針對(duì)多數(shù)村莊而言，通村公路也是其進(jìn)出村落的唯一通道，災(zāi)害條件下成為交通孤島的風(fēng)險(xiǎn)較高。

2.2.3 設(shè)施結(jié)構(gòu)分析

分析此次水毀中道路結(jié)構(gòu)受損原因，發(fā)現(xiàn)農(nóng)村公路橋梁水毀原因主要是受到水流直接沖擊，常見為橋墩、橋臺(tái)等下部結(jié)構(gòu)被沖毀，導(dǎo)致橋梁上部結(jié)構(gòu)失去支撐直接損毀，或橋頭路堤、流堤等調(diào)治構(gòu)造物被沖斷使橋梁遭到破壞[2]。

路基水毀的原因主要是邊坡失穩(wěn)、路基塌陷、防護(hù)加固設(shè)施以及排水設(shè)施等出現(xiàn)問題。挖方路塹邊坡失穩(wěn)的外在條件在于強(qiáng)降水，導(dǎo)致路塹邊坡坡體內(nèi)巖體自身力學(xué)性能減弱，從而沿薄弱面發(fā)生失穩(wěn)破壞；填方路堤邊坡由于路基填筑壓實(shí)度不足，坡腳未進(jìn)行必要的支擋處理，在河流洪水的沖刷下引起破壞[3]。

此次水災(zāi)造成的公路損毀調(diào)查中，挖方路塹的邊坡滑坡情況較多，如圖2所示；也存在路堤填方邊坡遭受強(qiáng)大水流沖刷而導(dǎo)致路基損毀，進(jìn)而嚴(yán)重破壞路面的情況，如圖3所示。

圖2 水災(zāi)造成連平縣105 國道局部路段邊坡失穩(wěn)

圖3 水災(zāi)造成連平縣105 國道局部路段路基塌陷

排水設(shè)施中常見邊溝、涵洞破壞的情況。強(qiáng)降雨條件下，坡面水流攜帶泥沙進(jìn)入公路排水溝，導(dǎo)致邊溝堵塞、排水不暢，路肩被沖刷侵蝕，防沖刷功能不足的土路肩尤易產(chǎn)生侵蝕破壞。涵洞破壞主要因防沖刷措施缺失或失效導(dǎo)致防滲能力減弱，水流外滲使路基巖土體強(qiáng)度下降，或雨水壓力增大造成不均勻沉降，進(jìn)而造成涵洞破壞。

除上述常見水毀情況外，大部分水毀發(fā)生的原因與地質(zhì)條件也存在密切關(guān)聯(lián)。陡坡路段常見滑坡災(zāi)害，雨水沖刷、巖土自身重力加大，進(jìn)而導(dǎo)致巖（土）體下滑；另外，地下水富集路段在暴雨條件下發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害也是對(duì)交通設(shè)施造成損毀的重要原因。高強(qiáng)度持續(xù)的暴雨導(dǎo)致地下水的頂托、水墊效應(yīng)以及裂隙水壓力對(duì)地面構(gòu)造裂隙的“楔裂”“撕開”作用加劇[4]，從而使設(shè)施結(jié)構(gòu)損壞、喪失功能。通過以上分析，針對(duì)不同的災(zāi)毀原因，從路網(wǎng)規(guī)劃、道路設(shè)計(jì)、應(yīng)急管理等方面提出具體的防災(zāi)減災(zāi)處理措施。

3 防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策分析

3.1 優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在區(qū)域公路網(wǎng)周期性規(guī)劃調(diào)整上，從路網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行優(yōu)化，以提升路網(wǎng)能效、減少交通孤島。

3.1.1 提升路線服務(wù)能力

通過對(duì)重要干線提質(zhì)擴(kuò)容，以單車道升級(jí)為雙車道公路等方式來提高道路通行能力、提升道路服務(wù)水平、提高路線災(zāi)毀后保通概率。

3.1.2 建設(shè)綠色生命通道

科學(xué)合理優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過謀劃新增通村線路，在村鎮(zhèn)層面提升路網(wǎng)連通度、可靠性，降低突發(fā)災(zāi)害情況下路網(wǎng)脆弱性，從而保障路網(wǎng)在突發(fā)事件情況下的基本服務(wù)功能。根據(jù)優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的緊迫程度，以打通斷頭路、新建聯(lián)絡(luò)線等提出新增道路。

3.2 注重設(shè)計(jì)理念

注意道路設(shè)計(jì)理念，將防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)融入道路設(shè)計(jì)階段。對(duì)于已建成道路，重點(diǎn)關(guān)注其關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對(duì)存在隱患和風(fēng)險(xiǎn)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行改造，逐步排除地災(zāi)防范的薄弱節(jié)環(huán)節(jié)。

3.2.1 優(yōu)化道路設(shè)計(jì)

（1）路線設(shè)計(jì)

選線階段，需對(duì)路線走廊帶工程地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，針對(duì)山區(qū)地形、地質(zhì)，結(jié)合歷史水文、氣候條件，優(yōu)先考慮土質(zhì)工程性質(zhì)好、地下水位深、地表排水通暢的走廊帶，避繞不開的區(qū)域在設(shè)計(jì)時(shí)注意提高防、排、截水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）橋梁設(shè)計(jì)

充分研究歷史水情資料，條件允許范圍內(nèi)盡可能提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，注意合理采用農(nóng)村公路橋梁形式，在保證其防撞性能的同時(shí)，盡量提高護(hù)欄過水性；注意科學(xué)設(shè)計(jì)橋梁下部結(jié)構(gòu)形式，盡量采用雙柱墩，減少采用獨(dú)柱墩結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)。

（3）路基設(shè)計(jì)

根據(jù)土質(zhì)性質(zhì)、類別、地下水位、地表水分布等工程地質(zhì)條件綜合情況，科學(xué)確定路基填土高度，結(jié)合沿線區(qū)域地質(zhì)條件、筑路材料特點(diǎn)可采用強(qiáng)度高、水穩(wěn)性好的筑路材料替代常規(guī)路基填土，以盡可能降低路基填筑高度；高填深挖路段做好邊坡防護(hù)與排水，根據(jù)溝型選擇合理的鋪砌形式，提高邊溝防沖刷能力，避免暴雨沖洗上方坡面帶來的泥沙堵塞邊溝并破壞邊溝結(jié)構(gòu)。必要時(shí)可以設(shè)置挖深式消力池、消力墻和綜合式消力池來進(jìn)行消能防沖刷。

3.2.2 保障關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

（1）水文地質(zhì)隱患點(diǎn)

對(duì)全線進(jìn)行摸排，對(duì)于道路路線地表水豐富區(qū)域，加強(qiáng)截排水設(shè)施布置，以減輕水流對(duì)坡面、路面、路堤的侵蝕和沖刷作用。對(duì)于路線地下水富集路段，注意觀察常年積水區(qū)域，必要時(shí)可對(duì)路基開挖，處理好盲溝排水，重新敷設(shè)路面。

（2）高邊坡、深挖方、陡坡路堤段

針對(duì)高邊坡、深挖方、陡坡路堤段提前進(jìn)行邊坡防護(hù)或坡腳加固，以提高其雨水沖刷條件下的抗災(zāi)能力。在坡面防護(hù)上應(yīng)根據(jù)坡率結(jié)合路段具體水文地質(zhì)情況靈活選用防護(hù)形式。對(duì)于行車條件極差的陡坡急彎路段，如有條件可優(yōu)化線形設(shè)計(jì)重新修筑，避開危險(xiǎn)路段。

3.3 加強(qiáng)常態(tài)管理

防災(zāi)減災(zāi)是常態(tài)工作，交通設(shè)計(jì)人員從技術(shù)層面提高警惕，交通管理人員從思想意識(shí)上筑牢防線。建立健全相關(guān)應(yīng)急管理工作原則，平急結(jié)合，科學(xué)編制防洪預(yù)案，將安全檢查與物資儲(chǔ)備常態(tài)化。持續(xù)推動(dòng)防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)建設(shè)，定期開展預(yù)案演練，做好減災(zāi)防災(zāi)的科普性宣傳工作。鞏固提升專業(yè)隊(duì)伍素質(zhì)，優(yōu)化隊(duì)伍結(jié)構(gòu)，提升能力水平，定期組織培訓(xùn)學(xué)習(xí)，了解掌握應(yīng)急管理、搶險(xiǎn)保通相關(guān)專業(yè)知識(shí)。

3.4 運(yùn)用智能化手段

針對(duì)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)建立基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)感知、無線遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)分析、決策應(yīng)用等功能，達(dá)到邊坡工程基礎(chǔ)信息管理、邊坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)信息管理、公路地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策管理等目的，以提升公路地質(zhì)災(zāi)害快速處置能力。

4 結(jié)語

氣候條件的變化給交通運(yùn)輸系統(tǒng)帶來重大不確定性，唯有提高系統(tǒng)及基礎(chǔ)設(shè)施自身可靠性才能應(yīng)對(duì)突發(fā)災(zāi)害。山區(qū)公路是廣大農(nóng)村地區(qū)生產(chǎn)生活最基本的公共基礎(chǔ)設(shè)施，從路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、道路設(shè)計(jì)到應(yīng)急管理，各方面提高減災(zāi)防災(zāi)理念，才能有效應(yīng)對(duì)突發(fā)災(zāi)害。