公路水毁路段灾害评估方法研究

尚高鹏， 刘颖才， 赵 军， 周 炜， 王伟坤

(甘肃省交通科学研究院集团有限公司， 兰州 730000)

公路在受风、沙、雨、雪、水等各种自然因素的作用，形成各种病害。其中由洪水造成的水毁和由不良地质造成的地质灾害，如滑坡、崩塌、泥石流、路基下沉和滑动等对公路的破坏尤为严重[1-4]。1980年以来，全国公路因水毁和地质病害造成的经济损失平均每年高达数亿元。暴洪不仅造成公路水毁和公路病害，还影响到道路的通行，严重地造成部分村庄被洪水淹没，对人民的财产损失造成重大影响[5-8]，如2020年甘肃省陇南8.17暴洪文县部分村庄被淹没，公路及其他基础设施遭到严重破坏，如图1所示。我国交通部门和公路工程技术人员一直致力于公路水毁和公路病害的研究。交通运输部2006年8月发布了《干线公路灾害防治试点工程技术指南》(试行)，介绍了公路水毁灾害调查、水毁的形式、水毁的原因及防治工程设计。蒋焕章[1]在专著《公路水文勘测设计与水毁防治》一书针对水文地质的调查与勘测、水力计算以及水毁防治进行了详细描述。文献[9-15]针对公路水毁病害防治措施进行了详细论述，但对公路水毁工点和路段灾后评估方法的研究几乎空白，本文结合大量工程实例对公路水毁工点、路段灾后评估方法进行详细研究。

图1 文县受灾村庄(2020年)

1 工程背景

本文以甘肃省南部片区公路水毁工程为背景，主要依托工程为2020 年陇南暴雨洪涝灾害国道 212 线岭峰至罐子沟段水毁修复工程、陇南公路局G8513平绵高速公路成武段“8·12”水毁修复工程、陇南公路局G7011十天高速公路陇南段“8·12”水毁修复工程、陇南公路局G75兰海高速公路武罐段8·12水毁修复工程。暴雨造成这些路段的路基、路面、桥涵、隧道等构造物不同程度水毁，已进行水毁恢复重建设计的工点统计数据如表1所示，典型水毁如图2所示。

表1 水毁工点

2 水毁灾害评估原则及内容

2.1 评估原则

1) 公路发生水毁灾害后应立即组织水毁灾害评估，为公路应急抢险和恢复重建提供决策依据。

(a) 路基被冲断

(b) 桥梁被冲垮

(c) 洞口仰坡滑塌

2) 依据相关法律法规、标准规范、调查统计资料，运用无人机航拍先进的技术手段进行公路水毁灾害评估。

3) 依据气象、水文、自然资源等专业部门提供的降水、洪涝、地质灾害以及公路管理养护部门提供的相关资料，进行实地调查，确定灾害类型和评估范围。

4) 公路水毁灾害评估的重点内容为水毁对公路基础设施造成的危害程度及产生的经济损失，通过水毁灾害评估确定公路水毁灾害等级和对社会造成的影响。

5) 应充分考虑暴雨、洪水、地质灾害的差异性及不同灾情成灾的特点，洪水、地质灾害损失情况，适当考虑其滞后性和延展性。

2.2 评估内容

1) 对水毁路段公路设施损害的严重程度、道路通行能力、损坏工程可修复性等进行判断、分析和评估。

2) 对公路水毁造成的经济损失和社会影响进行评估评价。

3) 提出公路水毁灾害应急抢险、交通保障、工程恢复重建的建设性意见和建议[4-5]。

3 公路水毁评估方法

3.1 公路水毁工点灾害的评估

1) 经济损失评估

公路水毁灾害经济损失主要指公路设施价值损失，公路及其构筑物受灾的总价值由各种受灾体工程数量与其单价的乘积进行累加估算，公路路基路面水毁灾害等级按照灾害经济损失确定，分级标准如表2所示 。

2) 水毁工点定性、定量评估

公路水毁工点灾害依据JTG 5210—2018《公路技术状况评定标准》和相应的养护技术规范，按照路基路面工程、桥梁工程、隧道工程分项进行定性与定量评估。根据水毁灾害调查与勘察结果，构造物的受损情况，按轻微、中等、严重3类对灾害进行等级评估，路基路面、桥梁、隧道水毁灾害评估如表3～表5所示。

表2 水毁路基经济损失分级 万元

由表3～表5可知，路基路面、桥梁、隧道水毁灾害评估等级应根据病害定性描述与定量指标综合判定。

3.2 公路水毁路段灾害评估

1) 公路水毁路段的灾害评估，应在公路水毁工点灾害评估的基础上，充分考虑公路等级、水毁灾害类别的重要程度、水毁灾害的密度等影响因素，通过查阅公路相关规范、标准，结合大量工程案例测算，经多次修正，计算结果符合实际水毁严重程度后，得到相关系数，公路水毁路段灾害评估按式(1)计算结果判定水毁灾害等级。

表3 路基路面水毁灾害评估

表4 桥梁水毁灾害评估

表5 隧道水毁灾害评估

(1)

式中：F为公路水毁路段灾害等级评分，如表6所示；D为公路技术等级系数，高速、一级公路取1.03，二级公路取1.0，三级公路取0.98，四级公路取0.96；W为公路水毁密度，为评估路段水毁灾害工点数总和N与评估路段里程长度L(km)的比值；K为公路水毁密度系数，根据公路水毁密度W选取，当W≤0.1时，K取1.03；当0.1

表6 公路水毁路段灾害评估等级

表7 公路水毁工点灾害等级

4 工程案例

本文以甘肃省南部片区公路水毁工点、路段较多且路基路面病害居多，经筛选，取典型路段“陇南公路局G75兰海高速公路武罐段”为例进行分析。该路段水毁病害共计7处，其病害、经济损失、现场照片、评估等级及得分如表8、表9所示。

表8 水毁工点评估

续表8

表9 水毁路段评估

分析表8和表9的计算数据可知，该路段水毁工点共7处，严重2处，中等4处，轻微1处，通过路段评估公式计算得到该路段得分为57.5，查表7可得该路段评估等级为严重。

5 结束语

本文为了评估水毁灾害后对工点、路段水毁严重程度，通过查阅公路相关规范、标准并结合大量水毁工程实例，对水毁评估方法进行了仔细研究，得到以下认识：

1) 以规范、标准为依据，结合工程实例，制定了路基路面、桥梁、隧道水毁工点定性描述、定量指标,并结合其经济损失，创造性制定了单个工点水毁评估方法，并应用于大量工程实践。

2) 在单个水毁工点评估基础上，针对水毁公路等级、水毁密度、灾害类别拟定相关系数，初步提出路段评估公式，并通过大量水毁路段数据，不断测算、修正、优化，拟合出更为实用的路段评估模型。

3) 以典型路段“陇南公路局G75兰海高速公路武罐段”为例，运用单个工点评估方法和路段评估方法对该路段进行水毁灾害评估，结果表明，该路段水毁工点灾害等级严重2处，中等4处，轻微1处，依据评估公式得到该路段等级评分为57.5，评估灾害等级为严重。

4) 本文提出的水毁灾害评估方法简单易行、可操作性强，可为公路应急抢险和恢复重建提供决策依据。