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(yán)重，除直接毀壞路基、橋涵等構(gòu)筑物外，還會(huì)誘發(fā)山體滑塌、泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，造成交通中斷，嚴(yán)重影響和危害交通運(yùn)營(yíng)與安全。

2020年8月以來，甘肅省連續(xù)出現(xiàn)暴雨天氣，降雨范圍之廣，強(qiáng)度之大，十分罕見。尤其是隴南南部的文縣、武都區(qū)暴雨量達(dá)到百年一遇，宕昌、徽縣等達(dá)到50年一遇，為歷史同期2～3 倍。連續(xù)暴雨引發(fā)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(dá)溪河發(fā)生20年一遇暴洪，其他中小河流達(dá)到10～20年一遇。持續(xù)強(qiáng)降雨致使隴南境內(nèi)及周邊地區(qū)發(fā)生“8·12”暴洪泥石流災(zāi)害，造成多條公路多處損毀。針對(duì)2020年8月以來甘肅省連續(xù)強(qiáng)降雨引發(fā)的公路水毀災(zāi)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(shè)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(shè)置了兩座橋梁。尚德4 號(hào)橋，上部結(jié)構(gòu)為1～13m 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橋梁全長(zhǎng)22.5m；尚德5 號(hào)橋，上部結(jié)構(gòu)為1～20m 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橋梁全長(zhǎng)32m，橋臺(tái)均為重力式U 臺(tái)、明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，兩座橋梁之間為短路基（長(zhǎng)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(zāi)害導(dǎo)致兩座橋梁之間路基沖毀，橋臺(tái)臺(tái)后填土沖毀，橋梁垮塌，河道變遷，原地貌形態(tài)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(zhì)

橋址區(qū)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(fù)合部位，構(gòu)造體系在歷次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，地質(zhì)條件十分復(fù)雜。區(qū)域褶皺緊密，走向斷層發(fā)育，由志留系炭質(zhì)千枚巖、板巖、粉細(xì)砂巖、薄層灰?guī)r等組成，傾角40°～70°。斷裂構(gòu)造發(fā)育，斷裂及斷塊構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，地震活動(dòng)頻繁。

橋址區(qū)地層巖性主要由第四系全新統(tǒng)人工填筑土、第四系全新統(tǒng)沖積的角礫、卵石組成。根據(jù)地質(zhì)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(zhì)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(qū)地震頻繁，主要以人工填土為主，橋梁基礎(chǔ)存在一定的不穩(wěn)定因素[2]。

3.2 水文

白水江屬白龍江支流，發(fā)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(nèi)長(zhǎng)度107km，流域面積3039km2，年徑流量34.7 億m3，主要以降雨補(bǔ)給為主，河床比降大。據(jù)水文站觀測(cè)資料，橋位處100年一遇洪峰流量Q1%=1730m3/s，水位高程為831m。根據(jù)水文資料，2020年8月17日暴洪時(shí)最大流量為2780m3/s，出現(xiàn)超500年一遇暴洪,受災(zāi)區(qū)域溝道暴洪及泥石流多發(fā)、群發(fā)、強(qiáng)度大，造成公路毀壞。根據(jù)《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG C30）有關(guān)規(guī)定及水文資料,新建橋梁采用100年一遇洪峰流量Q1%=1730m3/s 對(duì)橋位處一般沖刷深度、局部沖刷深度進(jìn)行計(jì)算。

表1 橋位處沖刷深度計(jì)算結(jié)果表

橋址處洪峰流量超過500年一遇，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原有橋梁、路基設(shè)計(jì)洪水頻率；同時(shí)，橋址處沖刷增大，舊橋基礎(chǔ)及其之間的短路基防護(hù)薄弱，導(dǎo)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(xù)強(qiáng)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(huán)流與縱向水流綜合作用下形成螺旋流，且具有較強(qiáng)的挾沙能力和破壞能力，進(jìn)而導(dǎo)致路基垮塌、橋臺(tái)基礎(chǔ)（均為擴(kuò)大基礎(chǔ)）掏空，橋梁沖毀、垮塌。

4 方案比選

根據(jù)橋址區(qū)地形、地質(zhì)、水文等條件，結(jié)合工程地質(zhì)勘察、水文計(jì)算、工程造價(jià)等因素，路線改線困難，采取維持原有路線平面線形，設(shè)置橋梁等構(gòu)造物恢復(fù)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(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺(tái)、樁基礎(chǔ)；在河流頂沖段采用駁岸墻防護(hù)。

方案二：原位恢復(fù)路基、橋梁。在白水江的兩個(gè)支溝新建1～13m 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋和1～20m 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，橋臺(tái)均采用柱式臺(tái)、樁基礎(chǔ)。臨河路段設(shè)置路堤墻進(jìn)行防護(hù)。

從建設(shè)條件、施工難易程度、建設(shè)工期及交通組織、工程造價(jià)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(jié)語

本文從橋址區(qū)舊橋概況、水毀原因、方案比選等幾個(gè)方面對(duì)尚德橋的水毀恢復(fù)重建工程進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)研究，重點(diǎn)介紹了橋梁水毀成因及相應(yīng)的處治方案，為今后同類橋梁水毀方案設(shè)計(jì)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(yīng)加強(qiáng)橋梁、路基防護(hù)工程。

5.2 在水毀多發(fā)路段，橋梁盡量采用深基礎(chǔ)形式。

5.3 橋梁設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)重視對(duì)橋址區(qū)水文、地質(zhì)情況的勘察。