摘要：為分析山洪泥石流對公路的災損特征，基于2019年8月雅安特大暴雨后國道351調(diào)查，結(jié)合區(qū)域工程地質(zhì)條件，針對63處公路損毀段落從泥石流堆積物、支擋結(jié)構(gòu)損毀、路基損毀和總損失4個方面研究災損特征，并提出應急措施。結(jié)果表明：泥石流堆積物超2×104m3的工點占81.28%，堆積多呈扇形，且泥石流沖出物粒徑差異較大，其成分因物源形成而存在差異；支擋結(jié)構(gòu)損毀超1500m3的工點占56.82%，損毀主要為河道側(cè)蝕、塊石撞擊等導致；路基損毀超300m的工點占26.67%，主要為河流沖刷側(cè)蝕掏空路基、靠山側(cè)崩塌、滑坡掩埋路基等導致；總損失超700萬元的工點占26.55%。山區(qū)公路勘察設(shè)計應充分評估公路沿線易損區(qū)段和承災脆弱區(qū)段，分階段實施不同粒徑填料搭建臨時保通道路是有效的應急搶修措施。

關(guān)鍵詞：公路山洪泥石流暴雨水毀路基損毀應急處治

中圖分類號：U446 文獻標識碼：A

AnalysisofHighwayDamageCausedbyMountainTorrentsandDebrisflowsAfterExtremelyHeavyRainstorminWesternSichuan

ZHANGXi1RANXiaosong1*HEYunyong2ZHANGLe2

1.YaAnJiaoJianJiTuan，Ya'an，SichuanProvince，625000China;

2.SichuanHighwayPlanning，Survey，DesignandResearchInstituteLtd.，Chengdu，SichuanProvince，610041China

Abstract：Theobjectiveistoanalyzethedamagecharacteristicsofhighwaysduetomountaintorrentsanddebrisflows.BasedontheinvestigationofNationalHighway351aftertheextraordinarytorrentialraininYa'aninAugust2019，Combiningtheregionalengineeringgeologicalconditions，thedamagecharacteristicsof63damagedsectionsofthehighwaywerestudiedfromfouraspects：debrisflowdeposits，damagetoretainingstructures，roadbeddamage，andtotalloss，andemergencytreatmentmeasureswereproposed.Theresultsshowthat：Worksiteswithdebrisflowdepositsexceeding2×104m3accountedfor81.28%，withthedepositsmostlyfan-shapedandtheparticlesizesofthedebrisflowejectavaryinggreatly，andtheircompositionsvaryduetotheformationofthesedimentsource;Worksiteswithmorethan1500m3ofdamagetoretainingstructuresaccountedfor56.82%，mainlycausedbyriverbanksideerosionandboulderimpacts;Worksiteswithmorethan300mofroadbeddamageaccountedfor26.67%，mainlyduetorivererosionhollowingouttheroadbed，mountainsidecollapses，andlandslidesburyingtheroadbed;Worksiteswithtotallossesexceeding7millionCNYaccountfor26.55%.Mountainhighwaysurveysanddesignsshouldfullyassessthevulnerablesectionsalongthehighwayandthedisasterpronesections.Implementingtemporarypassageroadsbuiltwithdifferentparticlesizesoffillmaterialsinstagesisaneffectiveemergencyrepairmeasure.

KeyWords：Highway;Mountaintorrentsanddebrisflow;Rainstormflooddamage;Subgradedamage;Emergencytreatment

2019年8月，四川雅安遭受“8·22”特大暴雨洪災。受強降雨影響，青衣江支流蘆山河蘆山站洪峰水位806.85m，超警戒4.2m；寶興河寶興站洪峰水位1002.55m，超警戒2.85m；均為歷史實測第一大洪水。持續(xù)強降雨作用下，通往寶興縣城的國道351線全線受災點80處。研究該區(qū)域特大暴雨后地質(zhì)災害，尤其是山洪泥石流對公路的災損影響，對山區(qū)公路地質(zhì)災害防護設(shè)計和治理具有重要意義，亦可支撐災后公路應急搶修與快速保通[1-2]。

山洪泥石流的運動過程常伴隨劇烈的溝道侵蝕，并夾帶泥沙、塊石最終堆積于溝口等平坦區(qū)域[3]。山洪泥石流多由短期強降雨所誘發(fā)，區(qū)域物源和地形地貌條件是主要控災因子[4]。山洪泥石流運動夾雜的漂浮物具有沖擊破壞、堵塞-淹沒、堵塞-沖刷和潰決-沖刷等方面，具有典型的致災效應[5]。災害發(fā)生后，公路工程搶通保通是搶險救援工作的關(guān)鍵瓶頸[6-8]?；跒暮笳{(diào)查統(tǒng)計分析，是研究區(qū)域性地質(zhì)災害成災特征與應急處治措施的有效途徑[9-11]。

依托2019年四川雅安822山洪泥石流災后國道351線公路災損調(diào)查，統(tǒng)計分析公路災損特征，并給出應急處治措施和建議。研究成果可供多雨區(qū)公路泥石流防治設(shè)計和應急搶修提供參照。

1工程地質(zhì)條件

研究區(qū)位于川西盆周近青藏高原東南麓位置，地形西北高東南低，北部、西部最高海拔約3000～5000m。區(qū)內(nèi)地形地貌可分為構(gòu)造剝蝕地貌、河流侵蝕堆積地貌和巖溶地貌，其中，構(gòu)造剝蝕地貌按山地地貌形態(tài)細分為高山、高中山和中山。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及災后調(diào)查，路線穿越區(qū)域地表上覆第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）、坡洪積層（Q4dl+pl）、人工堆積層（Q4me）和上更新統(tǒng)冰磧堆積層（Q3gl）等；下伏基巖主要為三疊系砂巖、板巖，二疊系灰?guī)r、板巖，石炭系灰?guī)r，泥盆系白云巖、灰?guī)r等。

因地殼差異隆升和河流下切侵蝕，區(qū)內(nèi)河谷兩岸殘留階地多樣，青衣江及其支流流域可分為3級階地：一級階地主要由第四系全新統(tǒng)沖洪積物（Q4al+pl）砂卵石地層為主，高出河流常水位約10m；二級階地主要由第四系上更新統(tǒng)冰水堆積物（Q3fgl）和沖洪積物（Q3al+pl）砂卵石地層為主，局部混合堆積，殘存于河谷兩側(cè)斜坡上，高出河流常水位約30m；三級階地主要以第四系中更新統(tǒng)冰水堆積物（Q2fgl）為主，殘存于河谷兩側(cè)斜坡上，高出河流常水位約280m。

研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造以趕羊溝斷裂為界，分屬2部分，即中南部的龍門山構(gòu)造帶和北部的金湯弧形構(gòu)造帶。其中，龍門山構(gòu)造帶總體呈40°～50°方向展布，由五龍斷裂、鹽井斷裂（映秀斷裂）、趕羊溝斷裂（茂汶斷裂）等組成。金湯弧形構(gòu)造位于寶興縣西北部，主要為弧形構(gòu)造的核部和東翼。

研究區(qū)降雨多年平均降雨量1101.5mm，最大日降雨量達123.5mm，具有時空分布不均、年際變化較大等特征。降雨空間分布上，從北向南降雨量由不到1100mm遞增至1700mm，時間分布上75%以上集中在6—9月，降水分配很不均勻。此外，區(qū)域地震活動顯著發(fā)育，使得陡峭山體斜坡發(fā)生震裂松動，強降雨為山洪泥石流、滑坡形成提供了充足的水源條件，致使寶興、蘆山等地多處發(fā)生較大規(guī)模的滑坡和泥石流，造成道路中斷。

綜上可知，研究區(qū)以中高山地貌為主，斜坡高陡利于匯水，斜坡與階地具有松散物源，地質(zhì)構(gòu)造強烈發(fā)育使得區(qū)域巖體節(jié)理裂隙顯著發(fā)育，為崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災害的發(fā)育形成奠定了基礎(chǔ)條件；下伏基巖受構(gòu)造擠壓強烈，降雨豐沛且集中，利于地質(zhì)災害發(fā)育。

2山洪泥石流災害災損統(tǒng)計分析

國道351公路K3050+000～K3133+600山洪泥石流公路災損調(diào)查統(tǒng)計，83.6km線路范圍內(nèi)共63處災害點，泥石流堆積物累計1.16×106m3，路基支擋結(jié)構(gòu)損毀5.02×104m3，路基損毀9.02km，總損失達1.92億元。

2.1泥石流堆積特征分析

以泥石流堆積物超2×104m3的工點為代表，分析公路山洪泥石流大方量堆積的特征，共7個工點符合此條件，如表1。由表內(nèi)容可知，7個工點泥石流堆積物占63處工點總量的81.28%，堆積多呈扇形，且泥石流沖出物粒徑差異較大，其成分因物源形成而存在差異[9]。圖1為泥石流淤埋路面。

2.2支擋結(jié)構(gòu)損毀特征分析

以支擋結(jié)構(gòu)損毀超1500m3的工點為代表，分析山洪泥石流后公路支擋結(jié)構(gòu)損毀的特征，共9個工點符合此條件。其中，9個工點泥石流堆積物占63處工點總量的56.82%，路基支擋結(jié)構(gòu)的損毀主要為暴雨后河道過水流量顯著增加，夾雜塊石且流速明顯增大，側(cè)蝕、撞擊等持續(xù)作用下支擋結(jié)構(gòu)易受破壞。同時，支擋結(jié)構(gòu)面?zhèn)扰c背側(cè)的水頭差將形成滲透通道，進一步削弱了其穩(wěn)定性。支檔結(jié)構(gòu)損毀如圖2所示。

此外，圖2可見公路路基支擋結(jié)構(gòu)破壞位置的路面亦有堆積物掩埋。這是因為暴雨后公路沿線除泥石流外，崩塌、滑坡等邊坡災害同樣頻發(fā)，成災后堆積于路面，加大了支擋結(jié)構(gòu)物的背側(cè)壓力，使其趨向于臨空側(cè)失穩(wěn)變形。

2.3路基損毀特征分析

以路基損毀超300m的工點為代表，分析山洪泥石流后路基損毀段的特征，6個工點符合此條件，如表2?？芍?，6個工點泥石流堆積物占63處工點總量的26.67%，其破壞原因與支擋結(jié)構(gòu)相近，即河流沖刷側(cè)蝕掏空路基，靠山側(cè)崩塌、滑坡掩埋路基等。路基損毀如圖3所示。

2.4重大損失工點特征分析

以損失超700萬元的工點為代表，分析公路山洪泥石流重大造價損失的特征（如圖4所示），有4個工點符合此條件，如表3所示?？芍?，4個工點泥石流堆積物占63處工點總量的26.55%。這說明，山區(qū)公路對特大山洪暴雨誘發(fā)的地質(zhì)災害抵抗力較低，勘察設(shè)計時應充分評估公路沿線易損區(qū)段和承災脆弱區(qū)段，并設(shè)置合理有效的防護措施，臨河段路基支擋結(jié)構(gòu)需注重浸水工況的穩(wěn)定性判識。此外，泥石流溝谷匯入主河道后應設(shè)置停淤區(qū)，避免大粒徑塊石被夾裹運移，造成河道沿線路基、橋墩的損毀。

3山洪泥石流災害應急處治

3.1路基沖毀淤埋搶修

根據(jù)路基沖毀淤埋的破壞程度、規(guī)模和現(xiàn)場條件，采用挖掘機和推土機，以大型預制塊、塊片石、沖積河漫灘砂礫料為路基填料，并配以平地機、壓路機等設(shè)備，對沖毀淤埋路段進行回填、清理、整平、壓實，分階段實施不同粒徑填料搭建是有效的應急搶修措施（如圖5所示）。

3.2沿河路基防護加固

根據(jù)防護型式的水流結(jié)構(gòu)和機理，可將防護措施分為直接防護和間接防護。直接防護是直接加固坡腳或基礎(chǔ)，提高其抗沖刷能力，有護坡、擋土墻、護坦式基礎(chǔ)、石籠、拋石、混凝土預制板等（如圖6（a）所示）。間接防護指通過改變水流方向來減少對水毀路段沖刷而采用的導流與調(diào)治構(gòu)造物工程設(shè)施，主要是修筑丁壩、順壩等工程或河道整治（疏浚、理順、改道），改變河道水流結(jié)構(gòu)，使水流偏離被防護的河岸、墩臺或?qū)_刷段變成淤積段，以達到防護的目的（如圖6（b）所示）。

4結(jié)論

（1）研究區(qū)以中高山地貌為主，降雨豐沛且集中，地形高陡利于匯水，斜坡及階地具有松散物源，下伏基巖受構(gòu)造擠壓強烈，有利于山洪泥石流等地質(zhì)災害發(fā)育。

（2）以63處公路損毀工點統(tǒng)計，泥石流堆積物超2×104m3的工點占81.28%，堆積多呈扇形，且泥石流沖出物粒徑差異較大，其成分因物源形成而存在差異；支擋結(jié)構(gòu)損毀超1500m3的工點占56.82%，其損毀主要為河道側(cè)蝕、塊石撞擊等導致；路基損毀超300m的工點占26.67%，主要為河流沖刷側(cè)蝕掏空路基、靠山側(cè)崩塌、滑坡掩埋路基等導致；總損失超700萬元的工點占26.55%，山區(qū)公路勘察設(shè)計應充分評估公路沿線易損區(qū)段和承災脆弱區(qū)段，并設(shè)置合理有效的防護措施，臨河段路基支擋結(jié)構(gòu)需注重浸水工況的穩(wěn)定性判識。

（3）針對山洪泥石流沖毀淤埋段，提出“拋填主動網(wǎng)包裹的塊片石、拋填大塊石、拋填石料、推平碾壓填料”的搶修技術(shù)；針對沿河路基防護加固，分直接、間接兩種途徑討論了多種措施及其適用條件。

參考文獻：

[1]李鑫楊，劉慶生，白淑英.四川省雅安市泥石流災害危險性評價[J].水土保持通報，2017，37（2）：278-283，288.

[2]唐紅梅，廖學海，楊剛，等.四川省雅安市公路洪災風險評估研究[J].西南大學學報（自然科學版），2018，40（10）：120-126.

[3]聶一品，蘭玲，王協(xié)康.高山峽谷區(qū)山洪溝口泥沙堆積特征數(shù)值試驗[J].工程科學與技術(shù)，2024，56（1）：237-244.

[4]李鈺，甘濱蕊，王協(xié)康，等.四川省甘洛縣2019年群發(fā)性山洪泥石流災害的形成機理[J].水土保持通報，2020，40（6）：281-287.

[5]陳劍剛，費高高，王喜安，等.漂木對山洪泥石流運動致災影響研究進展[J].水利水電科技進展，2022，42（3）：104-111.

[6]向波，何云勇，蔣勁松，等.公路路基災后搶通及保通技術(shù)研究[J].公路，2020，65（3）：174-183.

[7]王維嘉，向波，鐘勇，等.公路隧道災后搶通及保通技術(shù)研究[J].公路，2019，64（3）：194-202.

[8]ZHANGJ，LID，LUOD，etal.Experimentalstudyongullyerosioncharacteristicsofmountaintorrentdebrisflowinastrongearthquakearea[J].Water，2023，15（2）：283-283.

[9]WuGS，QingXC，GangJC，etal.Theimpactforceoflargeboulderswithirregularshapeinflashfloodanddebrisflow[J].KSCEJournalofCivilEngineering，2022，26（10）：4276-4289.

[10]崔開林，范瑋佳，向靈芝，等.白龍江流域武都區(qū)段新發(fā)泥石流堆積物基本特征及顆粒級配分維研究[J].防災減災工程學報，2022，42（4）：674-682.

[11]程剛，孫志峰，楊海清，等.支擋結(jié)構(gòu)的震損快速評估方法研究[J].公路工程，2014，39（2）：238-241，250.