甘肃陇南地区公路桥梁水毁处治研究

文/周炜、王伟坤、尚高鹏

1 前言

水毁是甘肃省公路的主要病害之一，危害严重，除直接毁坏路基、桥涵等构筑物外，还会诱发山体滑塌、泥石流、滑坡等地质灾害，造成交通中断，严重影响和危害交通运营与安全。

2020年8月以来，甘肃省连续出现暴雨天气，降雨范围之广，强度之大，十分罕见。尤其是陇南南部的文县、武都区暴雨量达到百年一遇，宕昌、徽县等达到50年一遇，为历史同期2～3 倍。连续暴雨引发白水江尚德（水文站）超500年一遇暴洪，白龙江、西汉水、平洛河、拱坝河、达溪河发生20年一遇暴洪，其他中小河流达到10～20年一遇。持续强降雨致使陇南境内及周边地区发生“8·12”暴洪泥石流灾害，造成多条公路多处损毁。针对2020年8月以来甘肃省连续强降雨引发的公路水毁灾害情况，本文以G212 陇南段尚德4#、5#桥水毁为例，分析了水毁原因，并提出了建设性处治方案。

2 旧桥概况

G212 公路尚德段在跨越白水江支沟处设置了两座桥梁。尚德4 号桥，上部结构为1～13m 预应力混凝土空心板，桥梁全长22.5m；尚德5 号桥，上部结构为1～20m 预应力混凝土空心板，桥梁全长32m，桥台均为重力式U 台、明挖扩大基础，两座桥梁之间为短路基（长度86.75m），见图1 所示[1]。

图1 水毁前桥梁状况

3 水毁原因分析

“8·12”暴洪泥石流灾害导致两座桥梁之间路基冲毁，桥台台后填土冲毁，桥梁垮塌，河道变迁，原地貌形态改变。桥梁冲毁情况见图2、图3 所示。

图2 水毁后桥梁状况俯视图

图3 水毁后桥梁状况平视图

3.1 工程地质

桥址区位于松潘—甘孜东北向褶皱带和南秦岭东西向褶皱带交接复合部位，构造体系在历次构造运动作用下，地质条件十分复杂。区域褶皱紧密，走向断层发育，由志留系炭质千枚岩、板岩、粉细砂岩、薄层灰岩等组成，倾角40°～70°。断裂构造发育，断裂及断块构造活动强烈，地震活动频繁。

桥址区地层岩性主要由第四系全新统人工填筑土、第四系全新统冲积的角砾、卵石组成。根据地质勘察，自上而下依次为填筑土、角砾、卵石。填筑土呈褐灰色，潮湿—饱和，稍密，土质不均匀，主要由人工回填的千枚岩碎屑、板岩碎屑、砂粒、黏性土组成。另外，桥址区地震频繁，主要以人工填土为主，桥梁基础存在一定的不稳定因素[2]。

3.2 水文

白水江属白龙江支流，发源于四川省九寨沟县崛山中段郎架岭东北，至文县玉垒坪汇入白龙江，甘肃境内长度107km，流域面积3039km2，年径流量34.7 亿m3，主要以降雨补给为主，河床比降大。据水文站观测资料，桥位处100年一遇洪峰流量Q1%=1730m3/s，水位高程为831m。根据水文资料，2020年8月17日暴洪时最大流量为2780m3/s，出现超500年一遇暴洪,受灾区域沟道暴洪及泥石流多发、群发、强度大，造成公路毁坏。根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30）有关规定及水文资料,新建桥梁采用100年一遇洪峰流量Q1%=1730m3/s 对桥位处一般冲刷深度、局部冲刷深度进行计算。

表1 桥位处冲刷深度计算结果表

桥址处洪峰流量超过500年一遇，远远超过原有桥梁、路基设计洪水频率；同时，桥址处冲刷增大，旧桥基础及其之间的短路基防护薄弱，导致路基与桥梁冲毁。

3.3 桥位

两座桥梁及其中间段路基位于河道凹岸处、河流顶冲段。持续强降雨造成白水江河道水位上涨，洪水流速增大，两座桥梁及其之间短路基受洪水冲刷影响，河湾凹岸在横向环流与纵向水流综合作用下形成螺旋流，且具有较强的挟沙能力和破坏能力，进而导致路基垮塌、桥台基础（均为扩大基础）掏空，桥梁冲毁、垮塌。

4 方案比选

根据桥址区地形、地质、水文等条件，结合工程地质勘察、水文计算、工程造价等因素，路线改线困难，采取维持原有路线平面线形，设置桥梁等构造物恢复公路使用功能。

方案一：沿旧路线形，将旧路两座桥梁之间短路基采用桥梁形式跨越，新建8～20m 预应力混凝土箱梁桥，下部结构采用柱式墩台、桩基础；在河流顶冲段采用驳岸墙防护。

方案二：原位恢复路基、桥梁。在白水江的两个支沟新建1～13m 预应力混凝土空心板桥和1～20m 预应力混凝土箱梁桥，桥台均采用柱式台、桩基础。临河路段设置路堤墙进行防护。

从建设条件、施工难易程度、建设工期及交通组织、工程造价等方面综合分析、比选，采用方案一作为推荐方案，在桥梁施工期间，过往车辆绕行，既有旧路保障车辆正常通行，处治方案比选具体见表2。拟建桥梁桥位示意见图4，拟建桥梁桥型图见图5。

表2 处治方案比选表

图5 拟建桥梁桥型图

5 结语

本文从桥址区旧桥概况、水毁原因、方案比选等几个方面对尚德桥的水毁恢复重建工程进行了详细设计研究，重点介绍了桥梁水毁成因及相应的处治方案，为今后同类桥梁水毁方案设计提供以下参考方向：

5.1 河道顶冲路段尽量以全桥形式跨越，避免短路基形式。若无法避免，应加强桥梁、路基防护工程。

5.2 在水毁多发路段，桥梁尽量采用深基础形式。

5.3 桥梁设计过程中，应重视对桥址区水文、地质情况的勘察。