G207云臺(tái)山疊彩洞段小流域水害分析及治理

董靜毅

（焦作市公路事業(yè)發(fā)展中心,河南 焦作 454001）

0 引言

水害問題常伴隨有隧道和公路等其他病害問題的出現(xiàn)，會(huì)對(duì)隧道間公路路基的質(zhì)量造成嚴(yán)重?fù)p壞，可能會(huì)造成運(yùn)輸路線中斷，甚至威脅到行車安全，嚴(yán)重影響交通道路的順利運(yùn)營[1]。水害發(fā)生后，首先要準(zhǔn)確測量水害路段周邊的環(huán)境因素、溫度條件和地質(zhì)條件所造成的影響，掌握導(dǎo)致水害發(fā)生的真正原因，并針對(duì)性地制定科學(xué)合理的解決方案和防范措施，以求最大限度地完成水害治理和災(zāi)后恢復(fù)[2]。

1 災(zāi)毀情況

2021年7月11日至23日，G207云臺(tái)山疊彩洞段遭受了百年不遇的強(qiáng)降雨形成的山洪嚴(yán)重沖刷，致使：7號(hào)與6號(hào)隧道間公路（K1920+336～K1920+359）、6號(hào)與5號(hào)隧道間公路（K1920+835.2～K1920+855.7）（見圖1）、5號(hào)與4號(hào)隧道間公路（K1921+065～K1921+140）（見圖2），三段路基坍塌，公路交通中斷；3A號(hào)與3B號(hào)隧道間（K1921+567.7～K1921+579.2）路基、2號(hào)隧道進(jìn)口處（K1921+940～K1921+992）路基、K1924+837.5～K1924+852段路基，三處路基局部坍塌；3A號(hào)隧道內(nèi)（K1921+579.2～K1921+615.1）瀝青路面全部剝落；K1924+500～K1924+700段局部路面鼓起毀壞。

圖1 6號(hào)與5號(hào)隧道間公路（K1920+835.2～K1920+855.7）水毀

圖2 5號(hào)與4號(hào)隧道間公路（K1921+065～K1921+140）水毀

瓦房溝道班擋土墻防護(hù)工程局部倒塌，嚴(yán)重影響道班安全。

2 山洪組成

在7.20強(qiáng)降雨期間，G207云臺(tái)山疊彩洞流域山洪由兩部分組成：一是域外洪水沿G207公路流入域內(nèi)；二是域內(nèi)強(qiáng)降雨形成的山洪。

2.1 域外洪水

疊彩洞域外洪水由兩部分組成：一是12號(hào)隧道進(jìn)口左側(cè)山體降水沿山坡凹面在K1918+050處直瀉到公路上，穿過12號(hào)隧道，進(jìn)入疊彩洞流域；二是由于12號(hào)隧道進(jìn)口右側(cè)山溝局部堵塞，排洪不暢，山洪漫過山溝，流入12號(hào)隧道，進(jìn)入疊彩洞流域。

根據(jù)K1918+170處（12號(hào)隧道內(nèi)）水痕離地面高度，推測域外洪水在該處深度不小于30 cm；從K1919+990處（8號(hào)隧道內(nèi)）水痕離地面高度，推測沿路洪水在該處深度不小于70 cm。

根據(jù)洪水沖刷過的外露樹根、倒伏的野草、隧道內(nèi)墻面的沖刷潔凈度來看，洪水沖刷時(shí)間較長。

域外洪水進(jìn)入12號(hào)隧道后，流向隨著公路曲線變化而不斷改變；流速隨著落差增大而逐漸加速，對(duì)公路沖刷強(qiáng)度越來越強(qiáng)。洪水連續(xù)長時(shí)間強(qiáng)力沖刷，龜裂較多的瀝青路面被剝蝕，結(jié)構(gòu)整體性差的瀝青路面被掀起，填渣路基浸水后導(dǎo)致?lián)跬翂Φ顾R崖路基薄弱處被沖塌……致使公路受到不同程度的毀壞。

2.2 域內(nèi)洪水

域內(nèi)洪水由以下幾部分組成：

（1）7號(hào)隧道以上疊彩洞流域降水形成的山洪，在K1920+335處（7號(hào)隧道出口）從左側(cè)擋土墻上垂直噴瀉在公路上。

（2）疊彩洞流域左側(cè)有一小山峰將左側(cè)山體降水分為兩部分：小山峰山脊右側(cè)降水直接排至疊彩洞所在山溝；小山峰左側(cè)山體的降水匯集后，在K1921+572處（在3A號(hào)與3B號(hào)隧道間）越過右側(cè)路邊擋土墻垂直沖瀉在公路上。

（3）疊彩洞流域右側(cè)山體降水直接排至疊彩洞所在山溝。

（4）疊彩洞流域右側(cè)山體在K1921+989（2號(hào)隧道進(jìn)口）處有一山溝將其所在流域降水匯集后排到公路上。

3 災(zāi)毀原因分析

通過現(xiàn)場災(zāi)毀調(diào)查，7.20強(qiáng)降雨造成G207云臺(tái)山疊彩洞段嚴(yán)重災(zāi)毀的原因主要有以下幾個(gè)方面：

3.1 原有公路排水系統(tǒng)功能喪失

G207公路疊彩洞段地處山區(qū)，有很多陡坡，縱橫跨度較大，強(qiáng)降雨時(shí)易造成滑坡、泥石流等現(xiàn)象，兩側(cè)邊溝內(nèi)有景區(qū)敷設(shè)的各種電纜會(huì)影響邊溝的通暢性，再加上有的路段邊溝被雜草、泥土等堵塞，嚴(yán)重影響此段公路的地表排水功能，從而導(dǎo)致邊溝嚴(yán)重滲水，水過路面，水流沖刷造成公路路基和路面損毀[3]；路面坡度設(shè)計(jì)不夠合理或者車輛過重，碾壓路面產(chǎn)生坑槽，造成較低處形成水洼，路面長期被水浸泡；盲溝的設(shè)計(jì)與當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)情況不相符，且在施工過程中沒有嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)要求，施工工藝差，導(dǎo)致盲溝很多段出現(xiàn)凍脹破壞等情況，以致實(shí)際排水作用遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求[4]；中央分隔帶的縱向滲溝無法滿足暴雨沖刷的排水需求；有的地方急流槽已經(jīng)廢棄；有的涵洞找不到進(jìn)口等，原有公路排水系統(tǒng)部分功能喪失。

3.2 歷次改建沒有考慮排水系統(tǒng)建設(shè)

G207山區(qū)段公路在70年代修建時(shí)，臨崖路段一般都設(shè)置了漿砌片石防護(hù)墩；有一定安全寬度的沒有設(shè)置防護(hù)墩。最初建設(shè)的公路，雨水是分散排出公路的，未設(shè)置盲溝；路邊的土質(zhì)較松軟，未設(shè)置擋土墻，雨水沖刷土質(zhì)流失嚴(yán)重。

云臺(tái)山景區(qū)成名后，經(jīng)歷次改建，逐步將漿砌片石防護(hù)墩改建為連續(xù)防護(hù)墻，自K1918+100～K1921+450段均為連續(xù)防護(hù)墻，在7.20連續(xù)強(qiáng)降雨期間，該段公路成為泄洪通道。但是設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度估計(jì)偏差較大，排水系統(tǒng)布設(shè)不夠合理，導(dǎo)致泄洪能力不足，雨水量較大時(shí)排水不及時(shí)，會(huì)有大量雨水滲入土體，造成邊坡坍塌。7號(hào)與8號(hào)隧道、8號(hào)隧道與9號(hào)隧道間的露天公路改為明洞后，沒有考慮7號(hào)隧道以上山溝雨水的排泄方式，致使山溝匯集的雨水由原來分級(jí)分散排泄，形成集中排泄。

4 災(zāi)毀過程

根據(jù)洪水流徑分析：3B號(hào)和3A號(hào)隧道間（K1921+579.2～K1921+615.1）路基應(yīng)在7號(hào)隧道出口處路基（K1920+336～K1920+359）坍塌之前被沖毀。該段路基左側(cè)為懸崖，路基外側(cè)為防護(hù)墩改建的防護(hù)墻。從3B號(hào)隧道內(nèi)觀測，該段路上的洪水流向與防護(hù)墻成30°左右夾角。域內(nèi)洪水在K1921+572處越過右側(cè)路邊擋土墻（擋土墻高2.5 m）垂直跌落沖向左側(cè)路基。連續(xù)長時(shí)間沖刷，路基出現(xiàn)洞穴，路上洪水破洞而出，導(dǎo)致該段路基和防護(hù)墻坍塌。

在山洪連續(xù)強(qiáng)力沖刷下，3A號(hào)隧道內(nèi)瀝青路面全部剝落。

7號(hào)與6號(hào)隧道間路基（K1920+336～K1920+359）、6號(hào)與5號(hào)隧道間路基（K1920+835.2～K1920+855.7）、5號(hào)與4號(hào)隧道間路基（K1921+065～K1921+140）呈階梯狀分布，臺(tái)階寬度為11～13 m。自上而下，第一級(jí)臺(tái)階高度為2～3 m，第二級(jí)臺(tái)階高度為6～8 m。7號(hào)與6號(hào)隧道間路基與6號(hào)與5號(hào)隧道間路基均為有漿砌片石擋土墻防護(hù)的填渣路基。5號(hào)與4號(hào)隧道間路基為填渣路基，外側(cè)有3～4 m棄渣平臺(tái)。

7號(hào)隧道以上域內(nèi)降水形成的山洪在K1920+335處，越過左側(cè)擋土墻（擋土墻高2.5 m）垂直跌落沖向右側(cè)路肩，并與域外洪水合流，部分洪水灌入棄渣路基內(nèi)。隨著洪水的不斷灌入，7號(hào)與6號(hào)隧道間路基內(nèi)的洪水高度越來越高。在洪水長時(shí)間的浸泡和水的側(cè)壓下，局部擋土墻出現(xiàn)坍塌。

7號(hào)與6號(hào)隧道間擋土墻路基坍塌，沖出的棄渣將6號(hào)隧道出口封堵。7號(hào)隧道以上路上洪水全部由決口處直接沖向6號(hào)與5號(hào)隧道間填渣路基。由于6號(hào)與5號(hào)隧道間路基填渣高度較高（6～8 m），在大量洪水的作用下，6號(hào)與5號(hào)隧道間路基擋土墻很快坍塌，造成更大的洪水夾雜棄渣奔騰而下，直接將5號(hào)與4號(hào)隧道間公路沖垮。而后洪水沿疊彩洞所在山溝傾瀉而下，在K1921+900處越過矮擋墻又沿公路而下。

K1921+989（2號(hào)隧道進(jìn)口）處右側(cè)山體上山溝內(nèi)的域內(nèi)洪水與路上洪水合流，洪水向左發(fā)生偏移并形成壅水。左側(cè)有防護(hù)墻的路基經(jīng)過洪水反復(fù)沖淘，發(fā)生路基坍塌。大部分路上洪水進(jìn)入疊彩洞所在山溝。

在K1923+341處（新增涵洞處），疊彩洞所在的山溝的洪水越過矮擋墻與路上洪水匯集在一起，沿G207公路奔騰而下。在K1924+135瓦房溝道班入口處，由于受道班門口阻水帶的影響，洪水一分為二：一股洪水沖入道班內(nèi)，形成對(duì)道班的沖刷；另一股洪水又沿公路而下。在K1924+500～K1924+700 段將瀝青路面掀起，造成該段瀝青混凝土路面毀壞。

在K1924+400～K1924+860段有連續(xù)彎道，洪水不斷改變流向，洪水在K1924+800處斜向直接沖過右側(cè)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號(hào)隧道進(jìn)口右側(cè)山溝，提高山溝泄洪能力。同時(shí)在K1918+132～K1918+155段增設(shè)擋土墻（小矮墻），阻止洪水漫到公路上。

（2）在12號(hào)隧道進(jìn)口左側(cè)山坡凹面雨水落地點(diǎn)（K1918+050處）下游公路上建造一道橫向帶篦明溝，使左側(cè)山體洪水排入公路右側(cè)山溝內(nèi)，同時(shí)將路上洪水進(jìn)行截流。

5.2 提高公路防御水害能力

（1）在K1920+336～K1920+359段增設(shè)水泥混凝土擋土墻。

7號(hào)隧道以上域內(nèi)洪水在K1920+335處垂直跌落沖刷右側(cè)路肩，致使該段路基坍塌。為加強(qiáng)該段路基防洪能力，擬在此處修建水泥混凝土擋土墻以提升路基防護(hù)能力。

（2）在K1921+567.5～K1921+579.2段增設(shè)小混凝土擋土墻。該段洪水流向與路線走向呈30°夾角；域內(nèi)洪水在K1921+572處越過右側(cè)路邊擋土墻（擋土墻高2.5 m）垂直跌落沖向左側(cè)路基，致使該處路基坍塌。為加強(qiáng)該處路基防洪能力，擬在此處修建水泥混凝土擋土墻以提升路基防護(hù)能力[5]。

（3）在K1924+837.5～K1924+852段增設(shè)混凝土擋土墻。K1924+400～K1924+860段連續(xù)彎道且無法取直，在K1924+800處洪水斜向直沖過公路，為加強(qiáng)該處路基防洪能力，擬在該段修建水泥混凝土擋土墻以提升路基防護(hù)能力。

5.3 減輕路外洪水侵害

由于K1921+989（2號(hào)隧道進(jìn)口）處公路右側(cè)有較大空間，有利布設(shè)防護(hù)工程，擬修建擋墻對(duì)右側(cè)山溝洪水進(jìn)行攔截，改變域內(nèi)洪水流向，減輕路外洪水侵害。

5.4 減輕洪水對(duì)公路侵害能力

（1）恢復(fù)公路排水系統(tǒng)功能。疏通所有邊溝、涵洞，恢復(fù)所有排水設(shè)施功能。將K1922+660～K1922+850處墻式護(hù)欄拆除改為波形梁護(hù)欄，路上洪水沿路散排，減輕路上洪水侵害能力。

（2）在K1923+341處增設(shè)一道涵洞，將疊彩洞所在山溝洪水直接沿山溝排泄，減少路上洪水流量。

5.5 道班防護(hù)

（1）對(duì)K1923+610～K1923+622段補(bǔ)齊右側(cè)墻式護(hù)欄，形成連續(xù)防護(hù)墻，防止洪水進(jìn)入道班所在流域。

（2）在K1923+320～K1923+400段拆除公路外側(cè)全部墻式護(hù)欄，更換為波形梁護(hù)欄，洪水散排出公路，減少道班門口路上洪水量。

（3）對(duì)道班臨溝建筑進(jìn)行防護(hù)，提高道班防御災(zāi)害能力。

6 災(zāi)后恢復(fù)方案

（1）6號(hào)與5號(hào)隧道間公路恢復(fù)：根據(jù)地形選擇相應(yīng)的方式修復(fù)擋土墻后，采取一定的邊坡防護(hù)措施，可以在較低的邊坡上種草用來穩(wěn)定邊坡，并進(jìn)行路基路面修復(fù)。

（2）2、5號(hào)與4號(hào)隧道間公路恢復(fù)：該段公路修建在棄渣堆上，且在該次洪水強(qiáng)力沖刷下，該段棄渣路基仍十分穩(wěn)定。路基外側(cè)保留2～3 m棄渣平臺(tái)。路基邊坡采用石籠防護(hù)，坡度為1∶1.5，用棄渣回填修復(fù)路基。石籠防護(hù)和棄渣路基回填同步施工，保證路基密實(shí)穩(wěn)定。路基修復(fù)后，進(jìn)行路面修復(fù)。

（3）水毀路面修復(fù)：將水毀路面清除，對(duì)路面基層上的浮砂、浮塵等雜物進(jìn)行清除，再分層鋪筑瀝青混凝土面層。

7 結(jié)束語

隧道間公路水害現(xiàn)象較易發(fā)生，完善的防排水設(shè)計(jì)和認(rèn)真細(xì)致的施工是消除水害的關(guān)鍵[6]，該次治理G207云臺(tái)山疊彩洞段小流域水害，采取了泄洪、疏通邊溝和涵洞、增設(shè)水泥混凝土擋土墻等手段，起到了改變域內(nèi)洪水流向和提升路基防護(hù)能力的作用，并對(duì)水毀路基和路面進(jìn)行了修復(fù)，水害治理效果明顯，對(duì)相關(guān)從業(yè)人員有一定的參考意義。