文/中交第一公路工程局 郭海陽(yáng)

地震災(zāi)害會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，公路交通體系造價(jià)高昂，同時(shí)承擔(dān)震后救援的主要通道作用，是重要的生命線工程。保證公路交通在一定強(qiáng)度的地震作用下繼續(xù)發(fā)揮作用，并在遭受高強(qiáng)震作用損壞后能夠得到快速修復(fù)，必須在公路交通的選線、勘察、設(shè)計(jì)、施工和后期維護(hù)全周期考慮地震影響。

主要震害

國(guó)內(nèi)外多次震后調(diào)查表明，公路結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)類型直接關(guān)系到其所受地震影響的程度。分析公路交通體系的震害時(shí)，首先要對(duì)將公路交通體系按結(jié)構(gòu)類型分類。本文按道路、橋梁和隧道分類，依次分析各結(jié)構(gòu)類型的震害特點(diǎn)。

道路震害

道路主要由路基、路面、支擋結(jié)構(gòu)和路基邊坡等若干部分組成。地震對(duì)道路的破壞可以分為直接破壞和間接破壞。路基受地震直接破壞的影響，主要可分為震陷變形和滑塌變形兩類。震陷變形是較為普遍的路基震害形式?；冃蝺H發(fā)生在一側(cè)有臨空面的公路路基情況。在高烈度地震區(qū)，公路路基的震陷量可達(dá)到幾十厘米，不同性質(zhì)的土體在地震作用下，會(huì)產(chǎn)生不同程度的震陷變形。短距離內(nèi)頻繁的不均勻路基變形，會(huì)嚴(yán)重影響道路發(fā)揮正常功能。

土體與結(jié)構(gòu)物的變形不協(xié)調(diào)，也會(huì)對(duì)公路正常使用產(chǎn)生影響。橋梁在地震作用下的沉降量，通常小于路基土體的震陷量，在交界處會(huì)引起路面顯著的高度差。土體與支擋結(jié)構(gòu)的相互脫離，會(huì)降低支擋結(jié)構(gòu)所受被動(dòng)土壓力，造成支擋結(jié)構(gòu)的滑移和傾覆破壞。支擋結(jié)構(gòu)還會(huì)受到地震的間接破壞，地震動(dòng)造成的山體滑坡會(huì)對(duì)支擋結(jié)構(gòu)造成沖垮破壞，松動(dòng)或有發(fā)育結(jié)構(gòu)面的巖體發(fā)生崩塌，會(huì)破壞及砸毀道路支擋結(jié)構(gòu)。路基邊坡也會(huì)在高強(qiáng)度的地震作用下發(fā)生滑動(dòng)破壞。

公路交通中道路部分的震害特點(diǎn)是范圍廣、震害點(diǎn)多。路面本身的震害較易修復(fù)，山體崩塌后的巨量土石方掩埋和道路整體垮塌是震后修復(fù)的難點(diǎn)。

公路橋梁震害

公路橋梁震害可以分為直接震害和間接震害。橋梁直接震害是指橋梁結(jié)構(gòu)無(wú)法承擔(dān)地震動(dòng)的作用而發(fā)生的破壞。橋梁間接震害是指地震地質(zhì)災(zāi)害引發(fā)巖土體移位對(duì)橋梁造成的損壞。對(duì)橋梁的震后調(diào)查表明，橋梁的震害與很多因素有關(guān)，包括橋梁結(jié)構(gòu)類型、橋長(zhǎng)河橋墩類型。具體表現(xiàn)為：彎斜橋比直線橋更易受破壞，長(zhǎng)橋比短橋更易受破壞，圓形橋墩的橋梁破壞比矩形橋墩橋梁更易受破壞。

橋梁的直接震害主要有全橋垮塌、落梁、橋梁支座位移、橋墩破壞、主梁移位等。間接震害主要有山體垮塌和邊坡滑坡造成巖土體移位對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的損害，泥石流和河流對(duì)橋梁的沖毀等，此類破壞在山區(qū)地震中表現(xiàn)更為明顯。橋梁震害修復(fù)難度較大，一些嚴(yán)重的震害幾乎無(wú)法修復(fù)繼續(xù)使用，是整個(gè)公路震害的關(guān)鍵點(diǎn)。

公路隧道震害

公路隧道震害可按震害發(fā)生的部位劃分，主要分為洞外結(jié)構(gòu)震害、隧道拱部震害和隧道底部震害。洞外結(jié)構(gòu)震害有洞口巖土體滑落堵塞洞口、洞口護(hù)坡開(kāi)裂等。隧道拱部震害主要有隧道垮塌、結(jié)構(gòu)縫開(kāi)裂和襯砌錯(cuò)臺(tái)等。隧道底部震害有路面開(kāi)裂、仰拱隆起等。經(jīng)驗(yàn)表明，相對(duì)于地上結(jié)構(gòu)，地下結(jié)構(gòu)受到的地震影響偏小。歷次破壞性的大地震中，地下結(jié)構(gòu)很少發(fā)生嚴(yán)重的塌落，隧道的主體結(jié)構(gòu)也很少遭受破壞。

地震破壞的程度與評(píng)價(jià)

地震發(fā)生后，公路交通體系中，部分結(jié)構(gòu)沒(méi)有遭受破壞，部分結(jié)構(gòu)遭受了破壞。在遭受了破壞的結(jié)構(gòu)中，又存在破壞程度的區(qū)分：部分結(jié)構(gòu)修復(fù)后可以繼續(xù)使用，部分結(jié)構(gòu)則需要重新設(shè)計(jì)建造。在對(duì)公路交通體系進(jìn)行的震后調(diào)查中，評(píng)估公路結(jié)構(gòu)物的破壞程度可以準(zhǔn)確把握地震損失，指導(dǎo)后續(xù)修復(fù)工作，對(duì)高效、經(jīng)濟(jì)地恢復(fù)公路交通體系的功能有重要作用。

歷次破壞性的大地震中，隧道地下結(jié)構(gòu)很少發(fā)生嚴(yán)重的塌落，隧道的主體結(jié)構(gòu)也很少遭受破壞。

公路結(jié)構(gòu)地震破壞程度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)方面：定性和定量。定性的評(píng)價(jià)主要考慮結(jié)構(gòu)物整體的破壞程度、車輛行駛受影響程度和修復(fù)的難易程度，與地震烈度的概念相對(duì)應(yīng)。定量的評(píng)價(jià)需要測(cè)量可以量化的指標(biāo)，比如裂縫的寬度和長(zhǎng)度、位錯(cuò)的大小和沉降量等，與地震震動(dòng)大小的概念相對(duì)應(yīng)。

結(jié)構(gòu)物損壞程度判斷需要結(jié)合定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)，我國(guó)在汶川地震后發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生命線工程地震破壞等級(jí)劃分》中就是采用的這種方法。對(duì)道路劃分了五個(gè)破壞等級(jí)，各個(gè)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)以定性描述為主，結(jié)合了定量描述。比如,地震破壞等級(jí)為Ⅱ級(jí)的道路路肩、擋土墻、壘面、路塹有細(xì)裂縫，路面輕微下陷或隆起，出現(xiàn)細(xì)裂縫或小于15cm的下沉，造成一定的行車障礙，但仍可通行。

震害的預(yù)測(cè)與防治

公路交通體系震害的災(zāi)前預(yù)測(cè)

預(yù)測(cè)模型主要基于發(fā)生在我國(guó)數(shù)次較大地震的震害統(tǒng)計(jì)分析。調(diào)查與公路震害相關(guān)的因素，通過(guò)關(guān)聯(lián)各因素與已有震害，確定各因素和公路震害的聯(lián)系，建立公路震害預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路交通體系各組成部分在特定地震條件下的震害預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果可以為高地震風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的公路交通工程抗震，提供加固依據(jù)。

公路交通體系的震害防治

公路交通體系震害防治方法有兩部分含義：一是在公路的選線、勘察、設(shè)計(jì)和施工階段，將地震看做重要的破壞因素；二是在地震對(duì)公路交通造成破壞后，恢復(fù)公路交通的正常功能。

厘清線路范圍內(nèi)的斷層情況，公路路線應(yīng)盡可能規(guī)避活動(dòng)斷層，如果無(wú)法避免，公路線路應(yīng)以最大角度穿過(guò)斷層。擴(kuò)大勘察范圍，調(diào)查線路較廣范圍內(nèi)的地質(zhì)條件，遠(yuǎn)離不良地質(zhì)發(fā)育的地區(qū)。提高關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防等級(jí)，數(shù)次大震的震后調(diào)查表明，實(shí)際發(fā)生的地震烈度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)范中規(guī)定的抗震設(shè)防烈度。這其中有地區(qū)地質(zhì)條件的影響，但也應(yīng)當(dāng)引起其他地區(qū)公路項(xiàng)目的重視。

震后迅速打通公路交通線，對(duì)于挽救生命和地震災(zāi)區(qū)恢復(fù)有重要作用，所以對(duì)公路交通震害的修復(fù)應(yīng)有兩方面的考量：一是對(duì)應(yīng)于救災(zāi)人員的進(jìn)入和受傷人員的轉(zhuǎn)出；二是基于長(zhǎng)久的抗震目標(biāo)。第二點(diǎn)和公路最初勘察設(shè)計(jì)階段的目標(biāo)差別不大，但是要特別注意因地震造成的地質(zhì)條件惡化。震后72小時(shí)為救援的黃金時(shí)間，快速打通災(zāi)區(qū)公路交通的意義不言而喻，也是公路作為生命線工程的最重要內(nèi)含。這個(gè)階段的公路修復(fù)宜采用臨時(shí)性的措施使道路迅速通車，比如對(duì)于路基的坍塌和沉陷，可以就地取材進(jìn)行填埋處理；對(duì)于邊坡的破壞，可以采用臨時(shí)支護(hù)措施。

歷次強(qiáng)震災(zāi)害表明，公路交通體系對(duì)于震后救災(zāi)的快速有效展開(kāi)有著極其重要的作用，震后災(zāi)區(qū)生產(chǎn)生活恢復(fù)在很大程度上依賴于公路交通體系的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)在勘察設(shè)計(jì)階段重視地震對(duì)公路交通的影響，且應(yīng)對(duì)強(qiáng)震作用下公路可能發(fā)生的震害有清晰認(rèn)識(shí)。