台风灾害救援中道路抢通技法研究
2024-05-10孟新伟曹程奉鑫
孟新伟 曹程 奉鑫
0 引言
台风是指发生在热带洋面上汲取暖湿空气能量而形成的一种强烈的气旋性风暴,一般发生在夏秋之间,多发生在7、8、9 月。我国是世界上台风灾害受灾面最广、登陆台风频率最高、经济影响最大的国家之一;据统计,自1949 年至今,我国每年平均登陆的台风有9 个,20 世纪90 年代以来,我国每年台风造成的直接经济损失更是高达上百亿元。
公路是所有交通运输方式中最重要的一种,承担着人员、物资及装备的运输,同时也是联系其他运输方式的重要手段;台风灾害发生后,大量救援人员、救援装备和应急物资通过公路进入灾区,因此,保持灾区道路畅通对于顺利完成救援工作起着至关重要的作用,一旦道路遭到损毁,将极大影响救援工作的开展。通过分析台风灾害的特点,梳理了台风灾害中路基、桥梁、隧道的常见损毁形式,并对抢通技法进行了针对性的研究,希望对类似的道路抢通工作提供有益的参考。
1 台风灾害的特点
台风灾害主要包括台风带来的直接灾害及其引发的次生灾害,通常有大风、巨浪、暴雨、洪水、暴潮、龙卷风以及台风引发的地质灾害(如崩塌、滑坡、泥石流和水土流失等)。重大台风灾害多数是登陆台风带来的狂风、暴雨和大海潮的共同影响以及台风灾害链所形成,当登陆台风与其他环流系统相互作用时,不仅会导致沿海台风灾害加强,而且可能深入内陆造成重大灾害[1]。综合起来,影响我国的台风灾害主要具有灾害样式多、影响范围广、成灾强度大等特点。
1.1 灾害样式多
台风发生时通常会伴随狂风、暴雨,其中:狂风会造成城市通信中断、树木折断、房屋倒塌、轮船翻船等,暴雨会引发城市内涝、道路损毁、洪水泛滥、农田被毁及山区滑坡、泥石流等;同时台风过后还可能伴随瘟疫流行,从而造成较大的经济损失和人员伤亡。
1.2 影响范围广
台风的影响范围通常以其系统最外圈近圆形的等压线为准,直径一般为600~1000 多公里,最大的可达2000 公里;同时台风还可以和其他环流系统相互作用,从而使得影响范围大大增强,不仅会导致沿海台风灾害加强,也会深入内陆造成重大灾害。
1.3 成灾强度大
大风及暴雨是台风致灾的主要因素之一。台风具有强大的气压梯度和旋转力,在陆地常带来10 级以上大风,影响半径达到100 公里左右,具有极大的摧毁力,可造成大面积的树木拔起、房屋倒塌、交通及电力设施损毁。暴雨是诱发山洪和内涝的主要原因,登陆我国的台风中,95%形成了大暴雨(日雨量≧100 毫米),60%形成了特大暴雨(日雨量≧250 毫米)[1],由此可造成山洪爆发、城市内涝,导致房屋倒塌、农田受灾、交通受阻、电力设施损毁、人员被困等。
2 道路损毁类型
台风登陆后,可能发生树木折断、城市内涝等直接灾害及山体滑坡等次生灾害,这些灾害都可能造成道路损毁和道路阻塞,从而导致交通受阻、车辆无法通行。按照道路结构和损毁类型的不同,主要分为道路积水、路基坍塌、道路阻塞、桥梁损毁和隧道损毁五种类型。
2.1 道路积水
道路积水主要发生在城市道路;受短时间内暴雨影响,降雨量超出道路排水能力,从而在道路及城市低洼处出现积水情况;严重时,造成交通受阻、车辆无法通行,甚至出现人员被困、物资受损、公共交通停运等问题。
2.2 路基坍塌
路基坍塌主要发生于填方路基;受暴雨影响,路基边坡及防护基底变得松软,在雨水的浸泡下,可能发生如路堤边坡滑塌、路肩挡土墙倒塌等问题;在临河公路中,河流受暴雨影响发生暴涨,道路在河水的冲击下,可能发生边坡垮塌、路面悬空等问题,造成交通受阻,车辆无法通行。
2.3 道路阻塞
道路阻塞主要发生于城市道路及山区道路中;受狂风影响,可能将道路两侧的树木、标牌等吹倒,造成道路阻塞;在地质情况复杂的山区,受短时间内暴雨影响,道路上边坡可能发生滑坡、崩塌、泥石流等灾害,致使防护排水工程遭到破坏、路面被埋,道路无法通行。
2.4 桥梁损毁
受暴雨影响河水暴涨,加大了河流对桥梁的冲击,由于河水主流方向与桥孔位置不一致,对桥梁结构造成了直接的冲击,当冲击荷载超过了桥梁设计基础埋深的承受能力时,将造成结构破坏,严重时甚至使墩柱悬空,造成桥梁倾覆。山区发生山洪时,桥面可能被洪水淹没,造成梁体错位及侵蚀,严重影响桥梁上部结构的安全性能和车辆通行。
2.5 隧道损毁
隧道损毁大多是由山体滑坡或泥石流造成的,受暴雨影响,山区可能发生滑坡、泥石流,大量的坍塌体覆盖隧道洞门,导致隧道洞口堵塞;同时滑坡会引起隧道围岩和衬砌上的应力集中,超出衬砌承受范围的应力后,隧道洞门会发生开裂等现象,从而导致隧道出现安全问题,车辆无法通行。
3 道路抢通技法
道路抢通的根本目的是快速恢复道路,保障人员及车辆的通行。因此实现通行是道路抢通的首要任务,同时由于抢险具有时效性,在抢通过程中,必须以快速为原则,依据实际地形条件快速恢复道路;在确保安全通行的前提下可先以最短的时间抢通半幅道路,而后对道路进行拓宽和路线优化工作。
3.1 道路积水抢通
道路积水的抢通相对简单,通常可按照保护重点区域、排除积水、清理路障、疏通管道的步骤进行抢通。
3.1.1 保护重点区域
抢通道路前,应利用沙袋、挡水板等对地铁口等地下设施入口进行重点加固,并安排专人对重点区域进行守护,同时,应对抢通区域进行封闭,确保抢通过程中的整体安全。
3.1.2 排除积水
通常使用子母式排水车或垂直式排水车进行排水,这两种抢险排水车的排水量通常可以达到每小时3000 立方米,可迅速排除积水影响;其中子母式排水车通常多用于地形条件复杂,车辆不宜进入的区域,垂直式排水车通常用于现场地形较好的区域;在采用机械设备排水的同时,可打开井盖进行排水,并安排专人守护,确保安全。
3.1.3 清理路障
积水排除后,道路可能留有大量的泥沙、垃圾、树枝等障碍,可利用装载机、自卸车配合人工进行清理,确保道路畅通。
3.1.4 疏通管道
完成上述任务后,应对道路排水设施进行排查,并疏通排水管道,确保后续降雨时能够保持排水的畅通。
3.2 路基坍塌抢通
对道路中发生边坡坍塌、路基掏空的路段,通常可根据现场情况采取机械回填、路线改移、架设桥梁三种方式进行抢通。
3.2.1 机械回填
对于坍塌量较小的段落,可采用分层填筑、整平压实的方法进行修复。[2]对于坍塌量较大或取土困难的段落,可采用构筑挡墙回填的方式进行修复;修复过程中,应采取边构筑挡墙边回填的方法,挡墙的材料可因地制宜地进行选择,可使用袋装土石、钢筋石笼、简易桩板墙、木板及木桩等,回填用料尽可能使用透水性良好的砂石料;在道路抢通过程中,可先采取适当降低路面高程顺延两侧道路、缩小路基宽度、改变边坡坡度等方式完成道路抢通任务,待道路抢通后可对道路进行拓宽和路线优化。
对于抢通过程中持续受到水流冲刷的道路,可先采取抛填块石、堆放钢筋石笼、施打钢板桩等措施保护并加固路基坡脚,防止水流对坡脚继续冲刷;然后利用挖掘机、推土机等机械对道路进行回填;为回填需要,可将悬空混凝土路面破坏后,重新填筑路基,也可采用人工码砌砂袋的方式,填充掏空段落[2];填筑完成后可在路基临水一侧铺设防水层以减少路基浸水的影响。
3.2.2 路线改移
当路基坍塌严重,短时间内无法修复时,可对道路路线进行改移,通过回填或开挖的方式加宽道路,以此满足道路通行要求。
3.2.3 架桥通过
当路基修复难度较大,且现场不具备改移条件时,可采取架设桥梁的方式快速完成道路抢通任务。路基坍塌长度小于8 米时,可利用工字钢等就便器材架设便桥通过;路基坍塌长度大于8 米时,可利用机械化桥或装配式公路钢桥完成道路抢通任务。
3.3 道路堵塞处置
3.3.1 崩塌物堵塞
道路上边坡发生崩塌,部分块石或巨石滑落路面堵塞道路时,可采取如下抢通措施:
(1)清除法。崩塌方量较小且石块体积不大时,可直接利用机械进行清除。崩塌方量较大且石块体积较大时,可采取机械破碎或爆破方式对巨石进行分解,而后利用机械进行清除。对于体积较大的巨石也可利用挖掘机将其推至路边,而后对剩余崩塌物进行清理,达到道路通行的目的。
(2)填筑法。当石块巨大机械无法挪动且不具备爆破和改线条件时,可采取调整道路纵坡、横坡的方式进行抢通,同时应结合现场实际调整路面宽度快速完成抢通任务。修筑过程中应首先清除边坡危石,而后进行抢通,道路抢通后,还应对边坡进行进一步的防护,以确保道路通行安全。
(3)改线法。当崩塌方量巨大且无法快速抢通时,可结合实际对路线进行改移,选择路线时应尽量选择工程量较小的路线,以便快速修筑简易通道,达到通行要求。
3.3.2 滑坡体堵塞路面
道路上边坡发生滑坡,滑坡体中石块较少时,可采取如下抢通措施:
(1)直接清除。对于一般滑坡体,可利用机械和车辆直接清除。
(2)部分清除。对于较大或可能继续滑动的滑坡体,可采取先防护、后清除的方式进行抢通。为防止抢通过程中产生新的滑坡体,可首先设置截水沟或坡面排水沟排除地表水,而后因地制宜采取调整边坡坡度、反压护坡、设置钢筋石笼、挡墙等方式稳定边坡,最后对滑坡体进行部分清除,达到道路通行的目的[2]。
(3)构筑通路。当滑坡体巨大、且无法绕行时,可从阻塞物坡脚或上方构筑临时通道。抢通过程中可结合实际情况,合理调整道路纵坡和横坡,按照先通后拓、先履带后轮式的顺序抢通道路。抢通过程中应对边坡进行修整,必要时可构筑防护设施,确保道路通行安全。
3.3.3 泥石流堵塞路面
发生泥石流掩埋道路时,可按照疏通水系、道路防护、排障清淤的顺序完成道路抢通任务。道路修复工程较大时,可结合实际地形将路线向泥石流的外缘适当进行改移。
(1)疏通水系。采取机械或人工开挖的方式在堆积体上方和坡面设置截水沟或排水沟,起到拦截水流进入堆积体和排除堆积体表面积水的作用,以防堆积体继续发生垮塌,同时应对排水系统进行完善;排水系统的完善主要包括修复地势低洼的排水设施和疏通泥石流排泄通道两个方面,完善时可结合实际情况修建泥石流排导槽、停淤场、导流堤等[2]。
(2)道路防护。清除障碍前,应对边坡危石进行清除,同时对边坡坡度进行修整,并利用钢筋石笼、挡墙等对上方边坡进行防护,以确保道路安全。
(3)排障清淤。利用机械设备对堆积物进行清理;清理过程中应按照先两边后中间、先上部后下部、先道路外侧后道路内侧的顺序完成道路抢通任务。
3.3.4 其他堵塞路面
路面大型广告牌、树木等倒伏物引起路面堵塞时,抢通较为简单,主要以清除障碍为主。抢通时可采用起重机、多功能挖掘机、装载机等机械设备将倒伏在路面上的阻碍物移动至道路两侧,必要时可使用油锯、切割机、电锯等小型机具对阻碍物进行切割后搬离即可完成抢通任务。
3.4 桥梁损毁抢通
3.4.1 桥梁基础处置
桥梁基础受水流冲击影响,基础被掏空,路面出现下沉,桥梁存在较大安全隐患时,可采取如下技法进行抢通:
通过抛填块石、堆放钢筋石笼、码砌砂袋、施打钢板桩等措施保护基础,以防止水流对基础进一步冲刷导致基础垮塌;而后对基础掏空处可采取码砌沙袋等方式进行回填,确保基础稳定、密实。基础处理完毕后可利用挖掘机、推土机等机械对影响道路通行处及损坏的道路边坡进行开挖重新回填,回填过程中尽量选择透水性较好的材料,如砂石料、石渣等。
3.4.2 桥梁架设
受河水冲击影响,桥梁梁体受损,道路无法通行时,可先对梁体进行安全评估,若梁体受损严重,可采取桥上架桥或改移路线的方式进行抢通。
(1)架设便桥。此措施适用于架设跨径小于6 米的桥梁;通常利用工字钢、枕木等材料搭设简易桥梁,可满足履带式荷载12 吨,轮式轴压荷载5 吨以下车辆及机械的通行要求。
(2)铺设涵管。改移路线时多采用此方法,通常适用于通过水流平缓且水深较小的河流;抢通过程中,可结合现场实际选择合适孔径的涵管,采取铺设多排涵管、土袋码砌管顶的方式形成简易道路,满足道路通行要求[2]。
(3)制式桥梁架设。对于水流较急、水深较大或有泄洪要求的桥梁,可采取架设机械化桥梁或装配式钢桥以恢复交通;对于承载力不足的受损梁体,可利用制式桥梁采取桥上架桥的方式恢复道路通行。
3.5 隧道损毁抢通
隧道洞口处发生山体滑坡,造成洞口被埋,道路无法通行时,多以清理洞口坍塌体为主,同时可视情在洞口设置挡护结构,以确保边坡稳定。
坍塌体的清理的技法与路基坍塌体清理技法比较类似,如坍塌体较小,可直接利用机械进行清除;如坍塌体较大,可首先清理边坡危石、调整边坡坡度,而后利用机械和车辆完成道路抢通任务;如坍塌体巨大,短时间内无法通行,可采取绕道通行或改移路线的方式完成道路抢通任务。
4 抢通实例
4.1 福建福州台风灾害救援道路抢通
2023 年7 月29 日,受第5 号台风“杜苏芮”影响,福建省福州市发生强降雨,境内多地出现积水内涝、房屋被淹、人员受困等灾情。
武警某部携带抢险排水车、冲锋舟等救援装备及大型机械参与了道路抢通及应急救援任务,顺利完成营救受灾群众、抢运贵重物品以及道路抢通任务。在道路抢通和应急救援过程中,对人员进行了合理编组,并结合任务优化了相关装备,有效保证了救援的及时性;同时,结合救援现场点多、面广的实际,因地制宜的采用抽排结合、清防一体、逐级转送、划区分片、重点搜寻等技法,对重点地段排涝21.3 万立方米,抢通多条道路,圆满完成了人员转移、抢运物资等任务,受到了当地政府和省军区的广泛赞誉。
4.2 浙江丽水滑坡处置
2016 年9 月28 日晚,受台风“鲇鱼”影响,浙江省丽水市遂昌县北界镇苏村发生山体滑坡,滑坡方量约40 余万方,摧毁屋舍20 余幢,死亡27 人,公路交通中断,水管及通信线路受损。滑坡体滑入苏村上村河流,形成高约20 米的堆积坝,堵塞河道约800 米,河流形成的堰塞湖汇水3 公里,水位上涨15~20 米。
武警交通部队携带各类救援装备及机械车辆参与了人员搜救、道路抢通、堰塞湖处置等任务。在道路抢通任务中,因地制宜利用地形,结合附近道路规划,采取就近填筑的方式,修筑道路2 公里;采取“就地打通、先通后拓”的战法,完成了现场3 公里道路的修复,同时采取调整边坡坡度、反压护坡等方法,在完成滑坡清理的同时对滑坡体的边坡进行了处置,有效消除了发生次生灾害的风险。在排除堰塞湖任务中,采取了机械排水与开挖排水沟结合的方式,圆满完成堰塞湖的排险任务。
4.3 安徽太湖县桥梁抢通
安徽省太湖县城西乡幸福村境内的五孔石墩城江桥,建于1976 年,桥长38米、宽7 米,是连接岳西竹平至望江的一条重要县道;2016 年7 月3 日,连日暴雨引发洪水,城江桥多孔垮塌,桥面破裂,致使交通中断。
武警交通部队携带救援装备参与了桥梁抢通任务;经勘察现场后,决定架设装配式公路钢桥进行抢通;在抢通过程中,打破了“先整装,后平移,再铺板”的常规安装方式,采取前推和安装同步的“四步作业法”进行抢通,既有效解决了场地受限难以展开作业面的这一难题,又有效节省了安装作业时间,极大地提高了抢通效率,用时3 天完成钢桥现场拼装架设;架设的桥梁跨径长51 米,宽4.2 米,可满足履带式荷载50 吨、轮式轴压13 吨以下车辆通行要求,顺利完成桥梁抢通任务。
5 结语
公路作为重要的交通运输方式,在灾害救援中承担着运送人员、装备和物资的重任;因此,保持灾区道路畅通对于顺利完成救援工作起着至关重要的作用。基于灾害救援的时效性,道路抢通应以实现通行为首要任务,以快速抢通为原则,以道路安全为基础,确保顺利完成道路抢通任务。
本文结合台风灾害特点,划分了道路积水、路基坍塌、道路阻塞、桥梁损毁和隧道损毁五种破坏类型,并针对每种破坏类型总结了抢通技法;但这些技法为常用技法,受现场环境、地质条件等因素影响,每次道路抢通的技法都可能有所不同;因此,在实际道路抢通过程中,需要结合现场实际,因地制宜地制定抢通方案,灵活运用各种技法,才能顺利完成道路抢通任务。