汶川地震灾后四川公路恢复重建中的科技支撑.docx
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汶川地震灾后四川公路恢复重建中的科技支撑
汶川地震公路震害与分类
陈乐生
（四川省交通运输厅总工，610041）
摘要：
系统总结、分析了汶川地震公路抢通保通及恢复重建进程中的震害调查功效。
依照结构功能丧失程度，结合桥梁、隧道、路基的破坏程度、损伤特性，对公路震害进行分级。
从破坏机理角度，别离对桥梁、隧道、路基震害及次生地质灾害提出了分类建议方式。
关键词：
汶川地震公路震害分级震害分类
1概述
1.1汶川地震公路整体受损情形
汶川地震致使公路损毁极为惨重，通往灾区的道路一度中断。
地震灾区要紧涉及四川、甘肃、陕西三省，共有10个极重受灾县（市），41个重受灾县（区、市），186个一样受灾县（区、市）。
地震灾区范围公路散布总里程62671千米，受损公路达31412千米，占总里程%，直接经济损失约612亿，见表1-1。
表1-1地震灾区公路损失统计表单位：
千米
类别
总计
四川
甘肃
陕西
公路总里程
62671
45897
8809
7965
受损里程
（比例）
31412
（%）
24103
（%）
5518
（%）
1791
（%）
国省干线受损里程（比例）
2422
（%）
1970
（%）
413
（%）
39
（%）
其它公路受损里程（比例）
28990
（%）
22133
（）
5105
（%）
1752
（%）
1.2公路震害特点
汶川地震公路的要紧震害表现为：
次生地质灾害（滑坡、崩塌、泥石流、落石）掩埋、摧毁道路；桥梁整体倒塌、被巨石砸断、梁体移位、桥墩开裂、墩身压溃、剪坏、挡块破坏、支座移位或滑落、桥台开裂、桥头路基沉陷；隧道洞口被滑坡崩塌掩埋、洞门开裂、结构破损、衬砌开裂掉块乃至坍塌、施工缝开裂错台、衬砌开裂后渗漏水等形式。
汶川地震由龙门山断裂带的中央断裂（映秀～北川～青川断裂带）破裂诱发，受高山峡谷地形地貌、龙门山断裂带构造散布、地震破裂带走向操纵，灾区公路震害具有以下特点：
1）公路震害整体沿发震断裂呈带状散布。
2）地表破裂带处公路受到严峻损害，如道路错断、桥梁倒塌、隧道衬砌破坏等。
3）垂直于发震断裂方向，距离断裂带越近，公路受损越严峻。
4）高山峡谷区次生地质灾害极为发育，对公路损毁极大。
5）硬质岩区发育大量崩滑体，掩埋、砸毁道路、桥梁、隧道洞口。
6）断层上盘公路震害密度大于下盘。
1.3震害调查简介
汶川地震灾区受灾公路数量庞大，受损程度不同，为知足抗灾抢险和恢复重建的需要，震害调查工作分为抢通、保通、恢复重建三个时期。
由于各时期任务不同，时效性不同，所采纳的手腕亦不同。
1）抢通时期
2020年5月12日至17日。
地震发生后，需要第一时刻了解灾区公路的整体受损情形，制定公路抢通线路和抢通方案，表现出“快、急”的特点。
要紧采纳技术人员深切灾区应急调查、遥感、航拍等技术手腕。
利用高精度遥感（图1-1、1-2）、航飞（图1-3）技术，把握了灾区公路整体受损情形，为科学制定抢通保通方案提供了宝贵资料。
为进一步落实震害阻碍、公路损毁情形，指挥部派出多个应急调查小分队，别离赶往汶川、北川、青川等重、极重灾区，现场核实遥感解译资料，制定应急抢通方案。
图1-1省道303线映秀周围震害遥感图（卫星图片）
图1-2都汶路老虎嘴至太平驿段震害遥感图1-3都汶路K1024+250左侧崩塌（航飞）
2）保通时期
2020年5月17日至27日。
现在灾区大部份公路已初通，但通行能力极为有限，抗灾能力脆弱，极易显现再次中断。
本时期采纳实地应急调查和部份检测工作，以知足一按时刻内的通行要求，确保公路能“通”。
3）恢复重建时期
为知足全面开展灾后恢复重建，需要对灾区公路进行全面调查、检测及评估工作。
四川省交通厅组织了11家具有检测资质的单位，以项目为支撑，以行政片区为单位，分成48个项目同时对四川重灾区开展检测评估，共检测4243千米。
为全面保留汶川地震公路震害史料，“汶川地震公路震害调查检测、评估与机理分析研究”项目组对四川、甘肃、陕西地震灾区公路开展全面补充调查，以影像资料、素描图、调查报告等形式详细记录、保留了公路震害。
桥梁震害与分类
2桥梁震害调查
别离对灾区的81条高速公路和国省干线公路段，共计1657座桥梁进行调查、检测、评估，累计检测桥长度107769米。
其中简支体系桥梁共1337座，占总数的%。
依照调查、检测结果，严峻受损的桥梁要紧散布于重灾区和极重灾区，整体沿发震断裂带展布。
2.1桥梁震害分级
依照桥梁破坏程度、受损状况及损伤特性，依照结构功能丧失程度，将其震害品级由轻微至严峻分为A、B、C、D、E五级，表2-1。
表2-1桥梁震害分级表
破坏等级
应急保通阶段使用情况
震后灾后重建处置
主要特征描述
A-无破坏
不需处置即可正常通行
不需处置。
无。
B-轻微震害
不需处置即可正常通行
需简单进行进行处置维修。
主要构件无明显结构性损伤。
①主梁发生轻微移位。
移位在5cm以内；②桥墩无倾斜，也无开裂现象。
③桥台轻度破坏，桥台背墙、翼墙轻微开裂。
C-中等破坏
不需处置但需限制通行或处置后恢复正常通行
震后通过简单处加固后，达到正常使用标准。
如图：
①主梁发生移位，但仍有安全支撑，无落梁风险；移位在5cm以上，但未从支座垫石滑落；②桥墩无明显倾向，桥墩轻微开裂或保护层剥落但未伤及核心区砼，但桥墩承载能力无明显下降；③桥台中度破坏，桥台背墙、翼墙开裂。
D-严重破坏
需处置后满足应急抢险通行
震后需加固处置才可达到正常使用标准
①主梁发生严重移位，存在落梁风险；②桥墩明显倾向，桥墩严重开裂，形成主裂缝或形成多条剪切缝并延伸至核心区，桥墩承载能力明显下降；③桥台严重破坏，背墙、翼墙垮塌，桥台该类（帽梁）剪断。
E-完全损毁或失效
完全丧失通行能力，已无修复必要
需要进行结构构件的更换或撤除重建
①全桥或部分联跨发生整体垮塌；②主梁发生整跨落梁；③桥墩出现剪断或压溃）。
通过统计分析，1657座公路桥梁中，有%的桥梁完全损毁，%的桥梁显现严峻破坏，%的桥梁显现中等破坏，%的桥梁显现轻微破坏，%的桥梁未显现明显震害，详见饼状图2-2。
图2-2被检桥梁破坏情形饼状图图图2-3重灾区、极重灾区桥梁破坏饼图
在重灾区、极重灾区的469座公路桥梁中，%的桥梁完全损毁，%的桥梁显现严峻破坏，%的桥梁显现中等破坏，%的桥梁显现轻微破坏，%的桥梁未出现震害，见图2-3。
受灾严峻的桥梁大部份集中距发震断层——龙门山中央断裂带周围。
上盘距发震断裂20km，下盘距发震断裂7km范围，包括了60%的受灾严峻桥梁；位于上盘震损桥梁占%，下盘占%。
可见近断层地震动和断层上盘效应付桥梁破坏有专门大阻碍。
2.2桥梁震害分类
1）常见桥梁震害分类
常见的桥梁震害分类为：
直接震害和间接震害。
直接震害指桥梁结构在地震力作用，发生的破坏，要紧有：
梁体移位、落梁、支承（支座）破坏及桥墩破坏和地基失效。
间接震害指桥梁周围发生山体跨塌、滑坡、泥石流等因素造成桥梁破坏。
2）汶川地震桥梁震害建议分类方式
依照汶川地震桥梁破坏情形及震害调查分析，建议将桥梁震害按结构破坏缘故（机理）划分为直接震害和间接震害，在此基础上按构件进行震害分级划分，以便在抗震救灾不同时期依照分类、分级确信处治方法。
分类表详见表2-2。
表2-2汶川地震桥梁震害分类及构件破坏分级
震害分类
震害分级
备注
A-间接震害
（地质灾害）
A1-山体跨塌掩埋桥梁
A2-山体跨塌砸断主梁
A3-山体跨塌及落石砸断桥墩
B-直接震害
主梁震害
b1－主梁未发生移位
－
b2－主梁轻微移位
主梁移位低于5cm。
b3－主梁中度移位
主梁移位大于5cm，但未从垫石滑落
b4－主梁严重移位
主梁从垫石滑落，但未从盖梁滑落
b5－主梁落梁
主梁发生落梁。
桥墩挡块
C1－挡块完好
－
C2－挡块开裂
－
C2－挡块剪断
－
桥墩
P1－完好
－
P2－轻微开裂
桥墩只出现保护表明裂纹。
P3－中度开裂
桥墩中度开裂或保护层剥落但未伤及核心区砼，但桥墩承载能力无明显下降；
P4－严重开裂、压溃
桥墩严重开裂，形成主裂缝或形成多条剪切缝并延伸至核心区，桥墩承载能力明显下降；桥墩压溃。
P5－完全失效
桥墩出现剪断和倒塌
2.3桥梁震害处治计谋
B-轻微震害：
抢通、保通时期可暂不处治，恢复重建时期修复开裂桥台背墙、翼墙。
C-中等破坏：
抢通、保通时期可暂不处治，但需增强观测；恢复重建时期可通过主梁复位，桥墩表层混凝土修补，桥台加固予以修复。
D-严峻破坏：
抢通、保通时期应采纳紧急加固，或开辟便道（桥）绕行；恢复重建时期可通过主梁复位、桥墩加固、桥台修复予以修复。
E-完全损毁或失效：
抢通、保通时期应开辟便道（桥）绕行；恢复重建时期开展全面重建。
3隧道震害与分类
3.1隧道震害调查
通过对地震极重、重灾区内，14条散布有隧道的线路震害调查、检测，共计完成40座隧道震害资料的搜集和整理分析。
隧道震害要紧表现为：
隧道洞口被山体滑坡崩塌掩埋、洞门开裂、结构破损；衬砌开裂掉块乃至坍塌、施工缝开裂错台、衬砌开裂后渗漏水；排水系统受到堵塞和破坏、积水严峻，路面及仰拱隆起、错台等。
3.2隧道震害分级
依据震害调查、统计，为准确描述隧道震害程度，将隧道震害分为五级，见表3-1所示。
表3-1隧道震害程度分级
震害程度
震害描述
无破坏（A）
地震对隧道无破坏
轻度破坏（B）
正常通车，局部破损，需要较小程度的修缮、加固
中度破坏（C）
不影响通车，破损较严重，需要较大程度的修缮、加固
严重破坏（D）
较长时间不能通车，破坏严重
损毁（E）
不可修复
3.3隧道震害分类
1）经常使用隧道震害分类
依照《公路隧道养护技术标准》（JTGH12-2003）的规定，隧道土建结构震害可按外荷载作用、材料劣化和渗漏水三种要紧情形别离考虑，进行判定分类。
2）汶川地震公路隧道震害建议分类方式
致使隧道震害的两个缘故是：
（1）围岩失稳，要紧指围岩的变形、不同位移、震害和液化；
（2）地震惯性力，要紧指强烈的地层运动在结构中所产生的惯性力所造成的破坏，洞口段受此阻碍较大。
依照汶川地震隧道破坏情形，建议将隧道震害按震害缘故成立分类方式，并与震害分级相联系，以便在抗震救灾不同时期确信计谋方法。
（1）由围岩失稳作用而致使的隧道震害，以衬砌开裂错台、衬砌垮塌、衬砌剥落、渗水、混凝土掉块、初支垮塌、塌方、仰拱隆起错台、沟槽破坏、中央排水沟上覆仰拱填充混凝土隆起和沟槽侧墙向外倾倒、盖板脱落等为要紧表现形态，其判定可按表3-2执行。
表3-2围岩失稳作用所致隧道震害的判定标准
异常情况
衬砌开裂错台、剥落、掉块
衬砌垮塌、初支垮塌、塌方
衬砌渗水
路面隆起错台、沟槽破坏、中央排水沟上覆仰拱填充混凝土隆起以及沟槽侧墙向外倾倒、盖板脱落
B
存在裂缝，几乎不影响行车安全
____
从衬砌裂缝等处渗水，几乎不影响行车安全
沟槽破坏、中央排水沟上覆仰拱填充混凝土隆起以及沟槽侧墙向外倾倒、盖板脱落
C
存在裂缝、错台及剥落，部分影响行车安全
衬砌垮塌，垮塌面积较小
从衬砌裂缝等处涌水，部分影响行车安全
路面隆起错台，程度较小，部分影响行车安全
D
存在裂缝、错台、剥落及掉块，结构物应有的功能明显下降
衬砌垮塌、初支垮塌、塌方
从衬砌裂缝等处喷射水流，严重影响行车安全
路面隆起错台，隆起错台值较大，严重影响行车安全
（2）由地震惯性力作用而致使的隧道震害，以边仰
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