公路水毀路段災害評估方法研究

尚高鵬， 劉穎才， 趙 軍， 周 煒， 王偉坤

(甘肅省交通科學研究院集團有限公司， 蘭州 730000)

公路在受風、沙、雨、雪、水等各種自然因素的作用，形成各種病害。其中由洪水造成的水毀和由不良地質造成的地質災害，如滑坡、崩塌、泥石流、路基下沉和滑動等對公路的破壞尤為嚴重[1-4]。1980年以來，全國公路因水毀和地質病害造成的經濟損失平均每年高達數億元。暴洪不僅造成公路水毀和公路病害，還影響到道路的通行，嚴重地造成部分村莊被洪水淹沒，對人民的財產損失造成重大影響[5-8]，如2020年甘肅省隴南8.17暴洪文縣部分村莊被淹沒，公路及其他基礎設施遭到嚴重破壞，如圖1所示。我國交通部門和公路工程技術人員一直致力于公路水毀和公路病害的研究。交通運輸部2006年8月發布了《干線公路災害防治試點工程技術指南》(試行)，介紹了公路水毀災害調查、水毀的形式、水毀的原因及防治工程設計。蔣煥章[1]在專著《公路水文勘測設計與水毀防治》一書針對水文地質的調查與勘測、水力計算以及水毀防治進行了詳細描述。文獻[9-15]針對公路水毀病害防治措施進行了詳細論述，但對公路水毀工點和路段災后評估方法的研究幾乎空白，本文結合大量工程實例對公路水毀工點、路段災后評估方法進行詳細研究。

圖1 文縣受災村莊(2020年)

1 工程背景

本文以甘肅省南部片區公路水毀工程為背景，主要依托工程為2020 年隴南暴雨洪澇災害國道 212 線嶺峰至罐子溝段水毀修復工程、隴南公路局G8513平綿高速公路成武段“8·12”水毀修復工程、隴南公路局G7011十天高速公路隴南段“8·12”水毀修復工程、隴南公路局G75蘭海高速公路武罐段8·12水毀修復工程。暴雨造成這些路段的路基、路面、橋涵、隧道等構造物不同程度水毀，已進行水毀恢復重建設計的工點統計數據如表1所示，典型水毀如圖2所示。

表1 水毀工點

2 水毀災害評估原則及內容

2.1 評估原則

1) 公路發生水毀災害后應立即組織水毀災害評估，為公路應急搶險和恢復重建提供決策依據。

(a) 路基被沖斷

(b) 橋梁被沖垮

(c) 洞口仰坡滑塌

2) 依據相關法律法規、標準規范、調查統計資料，運用無人機航拍先進的技術手段進行公路水毀災害評估。

3) 依據氣象、水文、自然資源等專業部門提供的降水、洪澇、地質災害以及公路管理養護部門提供的相關資料，進行實地調查，確定災害類型和評估范圍。

4) 公路水毀災害評估的重點內容為水毀對公路基礎設施造成的危害程度及產生的經濟損失，通過水毀災害評估確定公路水毀災害等級和對社會造成的影響。

5) 應充分考慮暴雨、洪水、地質災害的差異性及不同災情成災的特點，洪水、地質災害損失情況，適當考慮其滯后性和延展性。

2.2 評估內容

1) 對水毀路段公路設施損害的嚴重程度、道路通行能力、損壞工程可修復性等進行判斷、分析和評估。

2) 對公路水毀造成的經濟損失和社會影響進行評估評價。

3) 提出公路水毀災害應急搶險、交通保障、工程恢復重建的建設性意見和建議[4-5]。

3 公路水毀評估方法

3.1 公路水毀工點災害的評估

1) 經濟損失評估

公路水毀災害經濟損失主要指公路設施價值損失，公路及其構筑物受災的總價值由各種受災體工程數量與其單價的乘積進行累加估算，公路路基路面水毀災害等級按照災害經濟損失確定，分級標準如表2所示 。

2) 水毀工點定性、定量評估

公路水毀工點災害依據JTG 5210—2018《公路技術狀況評定標準》和相應的養護技術規范，按照路基路面工程、橋梁工程、隧道工程分項進行定性與定量評估。根據水毀災害調查與勘察結果，構造物的受損情況，按輕微、中等、嚴重3類對災害進行等級評估，路基路面、橋梁、隧道水毀災害評估如表3～表5所示。

表2 水毀路基經濟損失分級 萬元

由表3～表5可知，路基路面、橋梁、隧道水毀災害評估等級應根據病害定性描述與定量指標綜合判定。

3.2 公路水毀路段災害評估

1) 公路水毀路段的災害評估，應在公路水毀工點災害評估的基礎上，充分考慮公路等級、水毀災害類別的重要程度、水毀災害的密度等影響因素，通過查閱公路相關規范、標準，結合大量工程案例測算，經多次修正，計算結果符合實際水毀嚴重程度后，得到相關系數，公路水毀路段災害評估按式(1)計算結果判定水毀災害等級。

表3 路基路面水毀災害評估

表4 橋梁水毀災害評估

表5 隧道水毀災害評估

(1)

式中：F為公路水毀路段災害等級評分，如表6所示；D為公路技術等級系數，高速、一級公路取1.03，二級公路取1.0，三級公路取0.98，四級公路取0.96；W為公路水毀密度，為評估路段水毀災害工點數總和N與評估路段里程長度L(km)的比值；K為公路水毀密度系數，根據公路水毀密度W選取，當W≤0.1時，K取1.03；當0.1

表6 公路水毀路段災害評估等級

表7 公路水毀工點災害等級

4 工程案例

本文以甘肅省南部片區公路水毀工點、路段較多且路基路面病害居多，經篩選，取典型路段“隴南公路局G75蘭海高速公路武罐段”為例進行分析。該路段水毀病害共計7處，其病害、經濟損失、現場照片、評估等級及得分如表8、表9所示。

表8 水毀工點評估

續表8

表9 水毀路段評估

分析表8和表9的計算數據可知，該路段水毀工點共7處，嚴重2處，中等4處，輕微1處，通過路段評估公式計算得到該路段得分為57.5，查表7可得該路段評估等級為嚴重。

5 結束語

本文為了評估水毀災害后對工點、路段水毀嚴重程度，通過查閱公路相關規范、標準并結合大量水毀工程實例，對水毀評估方法進行了仔細研究，得到以下認識：

1) 以規范、標準為依據，結合工程實例，制定了路基路面、橋梁、隧道水毀工點定性描述、定量指標,并結合其經濟損失，創造性制定了單個工點水毀評估方法，并應用于大量工程實踐。

2) 在單個水毀工點評估基礎上，針對水毀公路等級、水毀密度、災害類別擬定相關系數，初步提出路段評估公式，并通過大量水毀路段數據，不斷測算、修正、優化，擬合出更為實用的路段評估模型。

3) 以典型路段“隴南公路局G75蘭海高速公路武罐段”為例，運用單個工點評估方法和路段評估方法對該路段進行水毀災害評估，結果表明，該路段水毀工點災害等級嚴重2處，中等4處，輕微1處，依據評估公式得到該路段等級評分為57.5，評估災害等級為嚴重。

4) 本文提出的水毀災害評估方法簡單易行、可操作性強，可為公路應急搶險和恢復重建提供決策依據。