G207云台山叠彩洞段小流域水害分析及治理

董静毅

（焦作市公路事业发展中心,河南 焦作 454001）

0 引言

水害问题常伴随有隧道和公路等其他病害问题的出现，会对隧道间公路路基的质量造成严重损坏，可能会造成运输路线中断，甚至威胁到行车安全，严重影响交通道路的顺利运营[1]。水害发生后，首先要准确测量水害路段周边的环境因素、温度条件和地质条件所造成的影响，掌握导致水害发生的真正原因，并针对性地制定科学合理的解决方案和防范措施，以求最大限度地完成水害治理和灾后恢复[2]。

1 灾毁情况

2021年7月11日至23日，G207云台山叠彩洞段遭受了百年不遇的强降雨形成的山洪严重冲刷，致使：7号与6号隧道间公路（K1920+336～K1920+359）、6号与5号隧道间公路（K1920+835.2～K1920+855.7）（见图1）、5号与4号隧道间公路（K1921+065～K1921+140）（见图2），三段路基坍塌，公路交通中断；3A号与3B号隧道间（K1921+567.7～K1921+579.2）路基、2号隧道进口处（K1921+940～K1921+992）路基、K1924+837.5～K1924+852段路基，三处路基局部坍塌；3A号隧道内（K1921+579.2～K1921+615.1）沥青路面全部剥落；K1924+500～K1924+700段局部路面鼓起毁坏。

图1 6号与5号隧道间公路（K1920+835.2～K1920+855.7）水毁

图2 5号与4号隧道间公路（K1921+065～K1921+140）水毁

瓦房沟道班挡土墙防护工程局部倒塌，严重影响道班安全。

2 山洪组成

在7.20强降雨期间，G207云台山叠彩洞流域山洪由两部分组成：一是域外洪水沿G207公路流入域内；二是域内强降雨形成的山洪。

2.1 域外洪水

叠彩洞域外洪水由两部分组成：一是12号隧道进口左侧山体降水沿山坡凹面在K1918+050处直泻到公路上，穿过12号隧道，进入叠彩洞流域；二是由于12号隧道进口右侧山沟局部堵塞，排洪不畅，山洪漫过山沟，流入12号隧道，进入叠彩洞流域。

根据K1918+170处（12号隧道内）水痕离地面高度，推测域外洪水在该处深度不小于30 cm；从K1919+990处（8号隧道内）水痕离地面高度，推测沿路洪水在该处深度不小于70 cm。

根据洪水冲刷过的外露树根、倒伏的野草、隧道内墙面的冲刷洁净度来看，洪水冲刷时间较长。

域外洪水进入12号隧道后，流向随着公路曲线变化而不断改变；流速随着落差增大而逐渐加速，对公路冲刷强度越来越强。洪水连续长时间强力冲刷，龟裂较多的沥青路面被剥蚀，结构整体性差的沥青路面被掀起，填渣路基浸水后导致挡土墙倒塌，临崖路基薄弱处被冲塌……致使公路受到不同程度的毁坏。

2.2 域内洪水

域内洪水由以下几部分组成：

（1）7号隧道以上叠彩洞流域降水形成的山洪，在K1920+335处（7号隧道出口）从左侧挡土墙上垂直喷泻在公路上。

（2）叠彩洞流域左侧有一小山峰将左侧山体降水分为两部分：小山峰山脊右侧降水直接排至叠彩洞所在山沟；小山峰左侧山体的降水汇集后，在K1921+572处（在3A号与3B号隧道间）越过右侧路边挡土墙垂直冲泻在公路上。

（3）叠彩洞流域右侧山体降水直接排至叠彩洞所在山沟。

（4）叠彩洞流域右侧山体在K1921+989（2号隧道进口）处有一山沟将其所在流域降水汇集后排到公路上。

3 灾毁原因分析

通过现场灾毁调查，7.20强降雨造成G207云台山叠彩洞段严重灾毁的原因主要有以下几个方面：

3.1 原有公路排水系统功能丧失

G207公路叠彩洞段地处山区，有很多陡坡，纵横跨度较大，强降雨时易造成滑坡、泥石流等现象，两侧边沟内有景区敷设的各种电缆会影响边沟的通畅性，再加上有的路段边沟被杂草、泥土等堵塞，严重影响此段公路的地表排水功能，从而导致边沟严重渗水，水过路面，水流冲刷造成公路路基和路面损毁[3]；路面坡度设计不够合理或者车辆过重，碾压路面产生坑槽，造成较低处形成水洼，路面长期被水浸泡；盲沟的设计与当地的水文地质情况不相符，且在施工过程中没有严格遵守设计要求，施工工艺差，导致盲沟很多段出现冻胀破坏等情况，以致实际排水作用远达不到设计要求[4]；中央分隔带的纵向渗沟无法满足暴雨冲刷的排水需求；有的地方急流槽已经废弃；有的涵洞找不到进口等，原有公路排水系统部分功能丧失。

3.2 历次改建没有考虑排水系统建设

G207山区段公路在70年代修建时，临崖路段一般都设置了浆砌片石防护墩；有一定安全宽度的没有设置防护墩。最初建设的公路，雨水是分散排出公路的，未设置盲沟；路边的土质较松软，未设置挡土墙，雨水冲刷土质流失严重。

云台山景区成名后，经历次改建，逐步将浆砌片石防护墩改建为连续防护墙，自K1918+100～K1921+450段均为连续防护墙，在7.20连续强降雨期间，该段公路成为泄洪通道。但是设计降雨强度估计偏差较大，排水系统布设不够合理，导致泄洪能力不足，雨水量较大时排水不及时，会有大量雨水渗入土体，造成边坡坍塌。7号与8号隧道、8号隧道与9号隧道间的露天公路改为明洞后，没有考虑7号隧道以上山沟雨水的排泄方式，致使山沟汇集的雨水由原来分级分散排泄，形成集中排泄。

4 灾毁过程

根据洪水流径分析：3B号和3A号隧道间（K1921+579.2～K1921+615.1）路基应在7号隧道出口处路基（K1920+336～K1920+359）坍塌之前被冲毁。该段路基左侧为悬崖，路基外侧为防护墩改建的防护墙。从3B号隧道内观测，该段路上的洪水流向与防护墙成30°左右夹角。域内洪水在K1921+572处越过右侧路边挡土墙（挡土墙高2.5 m）垂直跌落冲向左侧路基。连续长时间冲刷，路基出现洞穴，路上洪水破洞而出，导致该段路基和防护墙坍塌。

在山洪连续强力冲刷下，3A号隧道内沥青路面全部剥落。

7号与6号隧道间路基（K1920+336～K1920+359）、6号与5号隧道间路基（K1920+835.2～K1920+855.7）、5号与4号隧道间路基（K1921+065～K1921+140）呈阶梯状分布，台阶宽度为11～13 m。自上而下，第一级台阶高度为2～3 m，第二级台阶高度为6～8 m。7号与6号隧道间路基与6号与5号隧道间路基均为有浆砌片石挡土墙防护的填渣路基。5号与4号隧道间路基为填渣路基，外侧有3～4 m弃渣平台。

7号隧道以上域内降水形成的山洪在K1920+335处，越过左侧挡土墙（挡土墙高2.5 m）垂直跌落冲向右侧路肩，并与域外洪水合流，部分洪水灌入弃渣路基内。随着洪水的不断灌入，7号与6号隧道间路基内的洪水高度越来越高。在洪水长时间的浸泡和水的侧压下，局部挡土墙出现坍塌。

7号与6号隧道间挡土墙路基坍塌，冲出的弃渣将6号隧道出口封堵。7号隧道以上路上洪水全部由决口处直接冲向6号与5号隧道间填渣路基。由于6号与5号隧道间路基填渣高度较高（6～8 m），在大量洪水的作用下，6号与5号隧道间路基挡土墙很快坍塌，造成更大的洪水夹杂弃渣奔腾而下，直接将5号与4号隧道间公路冲垮。而后洪水沿叠彩洞所在山沟倾泻而下，在K1921+900处越过矮挡墙又沿公路而下。

K1921+989（2号隧道进口）处右侧山体上山沟内的域内洪水与路上洪水合流，洪水向左发生偏移并形成壅水。左侧有防护墙的路基经过洪水反复冲淘，发生路基坍塌。大部分路上洪水进入叠彩洞所在山沟。

在K1923+341处（新增涵洞处），叠彩洞所在的山沟的洪水越过矮挡墙与路上洪水汇集在一起，沿G207公路奔腾而下。在K1924+135瓦房沟道班入口处，由于受道班门口阻水带的影响，洪水一分为二：一股洪水冲入道班内，形成对道班的冲刷；另一股洪水又沿公路而下。在K1924+500～K1924+700 段将沥青路面掀起，造成该段沥青混凝土路面毁坏。

在K1924+400～K1924+860段有连续弯道，洪水不断改变流向，洪水在K1924+800处斜向直接冲过右侧路肩，使K1924+837.5～K1924+852段路基坍塌。

5 水害治理

5.1 域外水害治理

（1）疏通12号隧道进口右侧山沟，提高山沟泄洪能力。同时在K1918+132～K1918+155段增设挡土墙（小矮墙），阻止洪水漫到公路上。

（2）在12号隧道进口左侧山坡凹面雨水落地点（K1918+050处）下游公路上建造一道横向带篦明沟，使左侧山体洪水排入公路右侧山沟内，同时将路上洪水进行截流。

5.2 提高公路防御水害能力

（1）在K1920+336～K1920+359段增设水泥混凝土挡土墙。

7号隧道以上域内洪水在K1920+335处垂直跌落冲刷右侧路肩，致使该段路基坍塌。为加强该段路基防洪能力，拟在此处修建水泥混凝土挡土墙以提升路基防护能力。

（2）在K1921+567.5～K1921+579.2段增设小混凝土挡土墙。该段洪水流向与路线走向呈30°夹角；域内洪水在K1921+572处越过右侧路边挡土墙（挡土墙高2.5 m）垂直跌落冲向左侧路基，致使该处路基坍塌。为加强该处路基防洪能力，拟在此处修建水泥混凝土挡土墙以提升路基防护能力[5]。

（3）在K1924+837.5～K1924+852段增设混凝土挡土墙。K1924+400～K1924+860段连续弯道且无法取直，在K1924+800处洪水斜向直冲过公路，为加强该处路基防洪能力，拟在该段修建水泥混凝土挡土墙以提升路基防护能力。

5.3 减轻路外洪水侵害

由于K1921+989（2号隧道进口）处公路右侧有较大空间，有利布设防护工程，拟修建挡墙对右侧山沟洪水进行拦截，改变域内洪水流向，减轻路外洪水侵害。

5.4 减轻洪水对公路侵害能力

（1）恢复公路排水系统功能。疏通所有边沟、涵洞，恢复所有排水设施功能。将K1922+660～K1922+850处墙式护栏拆除改为波形梁护栏，路上洪水沿路散排，减轻路上洪水侵害能力。

（2）在K1923+341处增设一道涵洞，将叠彩洞所在山沟洪水直接沿山沟排泄，减少路上洪水流量。

5.5 道班防护

（1）对K1923+610～K1923+622段补齐右侧墙式护栏，形成连续防护墙，防止洪水进入道班所在流域。

（2）在K1923+320～K1923+400段拆除公路外侧全部墙式护栏，更换为波形梁护栏，洪水散排出公路，减少道班门口路上洪水量。

（3）对道班临沟建筑进行防护，提高道班防御灾害能力。

6 灾后恢复方案

（1）6号与5号隧道间公路恢复：根据地形选择相应的方式修复挡土墙后，采取一定的边坡防护措施，可以在较低的边坡上种草用来稳定边坡，并进行路基路面修复。

（2）2、5号与4号隧道间公路恢复：该段公路修建在弃渣堆上，且在该次洪水强力冲刷下，该段弃渣路基仍十分稳定。路基外侧保留2～3 m弃渣平台。路基边坡采用石笼防护，坡度为1∶1.5，用弃渣回填修复路基。石笼防护和弃渣路基回填同步施工，保证路基密实稳定。路基修复后，进行路面修复。

（3）水毁路面修复：将水毁路面清除，对路面基层上的浮砂、浮尘等杂物进行清除，再分层铺筑沥青混凝土面层。

7 结束语

隧道间公路水害现象较易发生，完善的防排水设计和认真细致的施工是消除水害的关键[6]，该次治理G207云台山叠彩洞段小流域水害，采取了泄洪、疏通边沟和涵洞、增设水泥混凝土挡土墙等手段，起到了改变域内洪水流向和提升路基防护能力的作用，并对水毁路基和路面进行了修复，水害治理效果明显，对相关从业人员有一定的参考意义。