川西特大暴雨后公路山洪泥石流灾损分析

摘要：为分析山洪泥石流对公路的灾损特征，基于2019年8月雅安特大暴雨后国道351调查，结合区域工程地质条件，针对63处公路损毁段落从泥石流堆积物、支挡结构损毁、路基损毁和总损失4个方面研究灾损特征，并提出应急措施。结果表明：泥石流堆积物超2×104m3的工点占81.28%，堆积多呈扇形，且泥石流冲出物粒径差异较大，其成分因物源形成而存在差异；支挡结构损毁超1500m3的工点占56.82%，损毁主要为河道侧蚀、块石撞击等导致；路基损毁超300m的工点占26.67%，主要为河流冲刷侧蚀掏空路基、靠山侧崩塌、滑坡掩埋路基等导致；总损失超700万元的工点占26.55%。山区公路勘察设计应充分评估公路沿线易损区段和承灾脆弱区段，分阶段实施不同粒径填料搭建临时保通道路是有效的应急抢修措施。

关键词：公路山洪泥石流暴雨水毁路基损毁应急处治

中图分类号：U446 文献标识码：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”特大暴雨洪灾。受强降雨影响，青衣江支流芦山河芦山站洪峰水位806.85m，超警戒4.2m；宝兴河宝兴站洪峰水位1002.55m，超警戒2.85m；均为历史实测第一大洪水。持续强降雨作用下，通往宝兴县城的国道351线全线受灾点80处。研究该区域特大暴雨后地质灾害，尤其是山洪泥石流对公路的灾损影响，对山区公路地质灾害防护设计和治理具有重要意义，亦可支撑灾后公路应急抢修与快速保通[1-2]。

山洪泥石流的运动过程常伴随剧烈的沟道侵蚀，并夹带泥沙、块石最终堆积于沟口等平坦区域[3]。山洪泥石流多由短期强降雨所诱发，区域物源和地形地貌条件是主要控灾因子[4]。山洪泥石流运动夹杂的漂浮物具有冲击破坏、堵塞-淹没、堵塞-冲刷和溃决-冲刷等方面，具有典型的致灾效应[5]。灾害发生后，公路工程抢通保通是抢险救援工作的关键瓶颈[6-8]。基于灾后调查统计分析，是研究区域性地质灾害成灾特征与应急处治措施的有效途径[9-11]。

依托2019年四川雅安822山洪泥石流灾后国道351线公路灾损调查，统计分析公路灾损特征，并给出应急处治措施和建议。研究成果可供多雨区公路泥石流防治设计和应急抢修提供参照。

1工程地质条件

研究区位于川西盆周近青藏高原东南麓位置，地形西北高东南低，北部、西部最高海拔约3000～5000m。区内地形地貌可分为构造剥蚀地貌、河流侵蚀堆积地貌和岩溶地貌，其中，构造剥蚀地貌按山地地貌形态细分为高山、高中山和中山。

根据区域地质资料及灾后调查，路线穿越区域地表上覆第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）、坡洪积层（Q4dl+pl）、人工堆积层（Q4me）和上更新统冰碛堆积层（Q3gl）等；下伏基岩主要为三叠系砂岩、板岩，二叠系灰岩、板岩，石炭系灰岩，泥盆系白云岩、灰岩等。

因地壳差异隆升和河流下切侵蚀，区内河谷两岸残留阶地多样，青衣江及其支流流域可分为3级阶地：一级阶地主要由第四系全新统冲洪积物（Q4al+pl）砂卵石地层为主，高出河流常水位约10m；二级阶地主要由第四系上更新统冰水堆积物（Q3fgl）和冲洪积物（Q3al+pl）砂卵石地层为主，局部混合堆积，残存于河谷两侧斜坡上，高出河流常水位约30m；三级阶地主要以第四系中更新统冰水堆积物（Q2fgl）为主，残存于河谷两侧斜坡上，高出河流常水位约280m。

研究区地质构造以赶羊沟断裂为界，分属2部分，即中南部的龙门山构造带和北部的金汤弧形构造带。其中，龙门山构造带总体呈40°～50°方向展布，由五龙断裂、盐井断裂（映秀断裂）、赶羊沟断裂（茂汶断裂）等组成。金汤弧形构造位于宝兴县西北部，主要为弧形构造的核部和东翼。

研究区降雨多年平均降雨量1101.5mm，最大日降雨量达123.5mm，具有时空分布不均、年际变化较大等特征。降雨空间分布上，从北向南降雨量由不到1100mm递增至1700mm，时间分布上75%以上集中在6—9月，降水分配很不均匀。此外，区域地震活动显著发育，使得陡峭山体斜坡发生震裂松动，强降雨为山洪泥石流、滑坡形成提供了充足的水源条件，致使宝兴、芦山等地多处发生较大规模的滑坡和泥石流，造成道路中断。

综上可知，研究区以中高山地貌为主，斜坡高陡利于汇水，斜坡与阶地具有松散物源，地质构造强烈发育使得区域岩体节理裂隙显著发育，为崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害的发育形成奠定了基础条件；下伏基岩受构造挤压强烈，降雨丰沛且集中，利于地质灾害发育。

2山洪泥石流灾害灾损统计分析

国道351公路K3050+000～K3133+600山洪泥石流公路灾损调查统计，83.6km线路范围内共63处灾害点，泥石流堆积物累计1.16×106m3，路基支挡结构损毁5.02×104m3，路基损毁9.02km，总损失达1.92亿元。

2.1泥石流堆积特征分析

以泥石流堆积物超2×104m3的工点为代表，分析公路山洪泥石流大方量堆积的特征，共7个工点符合此条件，如表1。由表内容可知，7个工点泥石流堆积物占63处工点总量的81.28%，堆积多呈扇形，且泥石流冲出物粒径差异较大，其成分因物源形成而存在差异[9]。图1为泥石流淤埋路面。

2.2支挡结构损毁特征分析

以支挡结构损毁超1500m3的工点为代表，分析山洪泥石流后公路支挡结构损毁的特征，共9个工点符合此条件。其中，9个工点泥石流堆积物占63处工点总量的56.82%，路基支挡结构的损毁主要为暴雨后河道过水流量显著增加，夹杂块石且流速明显增大，侧蚀、撞击等持续作用下支挡结构易受破坏。同时，支挡结构面侧与背侧的水头差将形成渗透通道，进一步削弱了其稳定性。支档结构损毁如图2所示。

此外，图2可见公路路基支挡结构破坏位置的路面亦有堆积物掩埋。这是因为暴雨后公路沿线除泥石流外，崩塌、滑坡等边坡灾害同样频发，成灾后堆积于路面，加大了支挡结构物的背侧压力，使其趋向于临空侧失稳变形。

2.3路基损毁特征分析

以路基损毁超300m的工点为代表，分析山洪泥石流后路基损毁段的特征，6个工点符合此条件，如表2。可知，6个工点泥石流堆积物占63处工点总量的26.67%，其破坏原因与支挡结构相近，即河流冲刷侧蚀掏空路基，靠山侧崩塌、滑坡掩埋路基等。路基损毁如图3所示。

2.4重大损失工点特征分析

以损失超700万元的工点为代表，分析公路山洪泥石流重大造价损失的特征（如图4所示），有4个工点符合此条件，如表3所示。可知，4个工点泥石流堆积物占63处工点总量的26.55%。这说明，山区公路对特大山洪暴雨诱发的地质灾害抵抗力较低，勘察设计时应充分评估公路沿线易损区段和承灾脆弱区段，并设置合理有效的防护措施，临河段路基支挡结构需注重浸水工况的稳定性判识。此外，泥石流沟谷汇入主河道后应设置停淤区，避免大粒径块石被夹裹运移，造成河道沿线路基、桥墩的损毁。

3山洪泥石流灾害应急处治

3.1路基冲毁淤埋抢修

根据路基冲毁淤埋的破坏程度、规模和现场条件，采用挖掘机和推土机，以大型预制块、块片石、冲积河漫滩砂砾料为路基填料，并配以平地机、压路机等设备，对冲毁淤埋路段进行回填、清理、整平、压实，分阶段实施不同粒径填料搭建是有效的应急抢修措施（如图5所示）。

3.2沿河路基防护加固

根据防护型式的水流结构和机理，可将防护措施分为直接防护和间接防护。直接防护是直接加固坡脚或基础，提高其抗冲刷能力，有护坡、挡土墙、护坦式基础、石笼、抛石、混凝土预制板等（如图6（a）所示）。间接防护指通过改变水流方向来减少对水毁路段冲刷而采用的导流与调治构造物工程设施，主要是修筑丁坝、顺坝等工程或河道整治（疏浚、理顺、改道），改变河道水流结构，使水流偏离被防护的河岸、墩台或将冲刷段变成淤积段，以达到防护的目的（如图6（b）所示）。

4结论

（1）研究区以中高山地貌为主，降雨丰沛且集中，地形高陡利于汇水，斜坡及阶地具有松散物源，下伏基岩受构造挤压强烈，有利于山洪泥石流等地质灾害发育。

（2）以63处公路损毁工点统计，泥石流堆积物超2×104m3的工点占81.28%，堆积多呈扇形，且泥石流冲出物粒径差异较大，其成分因物源形成而存在差异；支挡结构损毁超1500m3的工点占56.82%，其损毁主要为河道侧蚀、块石撞击等导致；路基损毁超300m的工点占26.67%，主要为河流冲刷侧蚀掏空路基、靠山侧崩塌、滑坡掩埋路基等导致；总损失超700万元的工点占26.55%，山区公路勘察设计应充分评估公路沿线易损区段和承灾脆弱区段，并设置合理有效的防护措施，临河段路基支挡结构需注重浸水工况的稳定性判识。

（3）针对山洪泥石流冲毁淤埋段，提出“抛填主动网包裹的块片石、抛填大块石、抛填石料、推平碾压填料”的抢修技术；针对沿河路基防护加固，分直接、间接两种途径讨论了多种措施及其适用条件。

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