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发布时间：2020-03-30 16:50所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次
摘要中巴公路盖孜河段水毁灾害频发且危害严重，文章在实地调查的基础上，对沿线水毁灾害进行成因分析和典型防护工程优化方案设计，从而达到控制水毁灾害的效果。实地调查发现，盖孜河段公路水毁工点共计18处，类型多样且呈段落性分布;宽谷段和窄谷段发生水毁
摘要中巴公路盖孜河段水毁灾害频发且危害严重，文章在实地调查的基础上，对沿线水毁灾害进行成因分析和典型防护工程优化方案设计，从而达到控制水毁灾害的效果。实地调查发现，盖孜河段公路水毁工点共计18处，类型多样且呈段落性分布;宽谷段和窄谷段发生水毁的工点共计13处，峡谷河段为5处。结果表明：工点水毁的形成和发展受盖孜河水文和地形条件共同控制，其中水动力条件为最主要控制要素，河谷地形控制水毁的分布特征与破坏形式，水文和地形条件的共同作用促成了当前盖孜河段水毁工点分布现状。通过水工模型试验验证了当前水毁特征和防护结构水毁存在的问题，文章基于对实地水毁灾害特点和防治工程存在的问题进行分析，因地制宜开展水毁优化设计，提出典型水毁防治工程优化设计方案，实践证明在工程后期运行中防护效果较好。
关键词公路水毁;中巴公路;盖孜河;优化设计;防治工程
0引言
中巴公路盖孜河段位于喀喇昆仑山脉山岭重丘区，公路全长约70Km，全线沿盖孜河布设，地质构造复杂，海拔垂直落差大，公路最高处跨越海拔高程3560m，沿线冰川发育，季节性洪水显著。公路受地形、地质和气象水文等条件影响，促成多发型地质灾害，如泥石流、滑坡和洪水等，严重时甚至发生毁桥埋路、车毁人亡的重大安全事故(张学进，2013;朱颖彦等，2014;李凌婧等，2014;陆军等，2015;方成杰等，2016;魏学利等，2018)。
近年来国内对于工程地质灾害的研究成果较为丰富，涵盖泥石流、滑坡、崩塌、公路灾害等(廖丽萍等，2013;廖丽萍等，2013;张硕等，2017;何朝阳等，2018;刘兴荣等，2018)。对于新疆维吾尔自治区境内盖孜河流域地质灾害的研究呈增加趋势(胡进等，2013;魏小佳等，2015;刘杰等，2015;叶潇潇等，2018;邓恩松等，2018;罗文功等，2018)，但对于盖孜河水流侵蚀和公路水毁等方面的研究尚存在大面积空白，已成为当下中巴经济走廊灾害防治的重点之一。针对本区域公路水毁灾害典型频发且缺少相关研究，本研究在实地踏勘和水毁资料整理分析的基础上，对中巴公路盖孜河段公路水毁类型和典型案例探讨分析，因地制宜开展水毁工点处防治结构优化设计，得出较优的防治方案，为本地区后续公路水毁防治工程给出指导和建议，可对新疆维吾尔自治区同类沿河公路的防治研究提供参考。
1盖孜河段水毁灾情调查
中巴公路盖孜河段近年来数次实地踏勘和收集统计的资料中，以2015年群发性公路水毁灾害最为显著，涉及公路全线多处工点，水毁规模大，影响较深。盖孜河段2015年群发性水毁情况按照公路桩号区间统计。
2盖孜河段水毁类型与分布特征
2.1公路沿线水毁类型
实地踏勘发现，中巴公路盖孜河段公路水毁类型鲜明，且具有典型性特征。根据沿线水毁的不同破坏形态，将各工点桩号区间的主要水毁类型进行划分和分析。
2.2公路沿线水毁分布特征
中巴公路盖孜河段根据河道演化特征，可近似分为V形河谷区和U形河谷区，通过河谷横断面宽度的段落区间划分，又可分为三种段落：峡谷段、窄谷段和宽谷段。峡谷段位于盖孜河上游，桩号区间为K1587+000~K1618+800，河道横断面形态整体呈V形，河道深切。本段地形起伏，垂直落差大，河床较窄且比降较大，水流作用强烈，易造成堤岸防护结构基础冲刷破坏。峡谷段水毁工点共计6处，水毁段落较为密集，本段以挡墙水毁为主，基础淘蚀严重。窄谷段位于盖孜河中游及中上游，桩号区间为K1563+000~K1587+000，路基和河床基准面落差大，河谷形态发生宽窄断面交替变化，窄谷段靠近下游一侧逐渐进入宽窄变换区，河道形态由V形向U形过渡，河道水流量增加，水流破坏性增强。
窄谷段水毁工点数量共计10处，为全线水毁灾害最密集的段落，区间水毁灾害以丁坝和护坦冲刷破坏为主。宽谷段位于盖孜河下游，桩号区间为K1548+600~K1563+000，河床比降较缓，U型河床特征明显，盖孜河水势随着上游汇集作用逐渐增大，河道走向易受到外界和人为作用而变化，沿河公路路基受改道水流顶冲破坏较为严重。宽谷段水毁工点处共计2处，单一水毁段绵延距离较长，该段以丁坝局部水毁和路基冲刷水毁为主。三种河段中，宽谷段的水毁连续分布区间长度最长，窄谷段次之，峡谷段最短;盖孜河18处水毁工点中包含13处凹岸冲刷，仅有4处凸岸冲刷和1处顺直河段冲刷;18处水毁工点中，峡谷河段发生的灾害为5处，开阔河道为13处;盖孜河段发生水毁的桩号区间均为沿河公路，未见离河公路和跨河公路。
以上现象表明：(1)盖孜河水势大小会影响公路水毁程度。(2)临河公路水流冲刷常发生在河道凹岸，易造成水毁;凸岸和顺直河道水毁冲刷较为少见，但在河流改道顶冲凸岸时，水毁程度也较为严重。(3)河道形态多由河谷地形决定，峡谷段大落差地形使河道发生深切侵蚀，河床比降增大，也加剧了水流对临河公路路基的侵蚀性;开阔河段水流汇集，水势提升了水流的携沙能力和冲淤破坏能力，即使在河道比降较为平缓的情况下，水流冲刷力度也十分显著，这也是开阔河段成为水毁发生工点的重要原因之一。(4)盖孜河段公路随着盖孜河河道形态的变化受到不同水流作用的影响，而非临河段公路受到河水及水流的作用极小，不易形成水毁规模。
3不同水毁类型道路防护试验及分析
中巴公路盖孜河段水毁类型多样，工点遍布公路沿线，根据水毁灾害工点开展缩尺模型试验。主要包括对应水毁类型的丁坝、挡墙、路基和组合型防护结构等水毁试验，模型几何缩尺比例约为1:110。
4典型路段水毁防治设计措施
中巴公路盖孜河段水流冲刷作用强烈，沿河公路段已因地制宜进行了水毁防治结构布设，但由于受到水流长期冲刷，沿线防治结构多发生局部和整体破坏，工点处防治工程重复性水毁严重。根据工点处防护结构类型和现存的水毁隐患，对下述几处典型水毁工程作以下分析和优化设计。
4.1挡墙水毁本次选取的典型挡墙水毁区间为G314线K1603+180~K1603+870段，由于工点处河道狭窄，挡墙基础受水流冲刷作用明显，水毁程度较为严重，具备一定的典型性，故通过本工点来进行挡墙水毁防治工程的优化设计。
4.1.1挡墙水毁优化方案工点处原防治工程采用单一挡墙结构，由于水流冲刷强烈，挡墙基础被掏空，挡墙整体破坏严重。针对本段河道特征，应采用加固挡墙基础稳定性和增加基础埋深的措施进行防护。
4.2“丁坝+护坦+挡墙”防护组合结构水毁
选取G314线K1563+280~K1564+165段为“丁坝+护坦+挡墙”典型水毁区间，由于工点处河床受水流下切侵蚀严重，部分已施工完成的丁坝及护坦结构被冲毁，工点处防护组合结构破坏较为严重，具备典型性水毁特征，故通过本工点来进行水毁防护组合结构的工程优化设计。
4.3路基水毁段
本次选取的典型路基水毁区间为G314线K1609+700~K1610+100段，由于工点段路基常受到泥石流破坏和临河侧水流的冲刷作用，路基水毁破坏严重，成为严重的路基水毁路段。故通过本工点来进行路基水毁防治工程的优化设计。
5结论
(1)中巴公路盖孜河段常见的水毁类型根据不同的地质地形条件，呈现不同的分布。峡谷路段以挡墙水毁、丁坝水毁为主，基础淘蚀严重;窄谷路段和宽谷路段以路基水毁、丁坝水毁及护坦等附属结构物水毁为主，破坏较为严重。盖孜河段公路水毁工点共计18处，均位于沿河段，且其中13处位于河道凹岸，仅5处位于凸岸或顺直段。沿线公路段落中峡谷段水毁工点共计6处，窄谷段水毁点为10处，宽谷段水毁点为2处。水毁受地质、水文和地形地貌共同影响，当河道地形狭窄、水流流速较快时，发生的灾害更为严重，段落水毁工点也较为密集。
(2)水毁防治工程应以“以防为主，防治结合”的原则，最大限度减少重复水毁造成的损害。盖孜河段水毁防护工程破坏以基础淘蚀破坏、防护结构局部破坏和路基边坡冲刷破坏为主，防护工程优化设计方案中，根据多个优化方案的适用条件、适用范围对照分析，因地制宜选取最为符合的水毁防护类型。
(3)挡墙水毁防护设计方案中，针对挡墙基础淘蚀破坏，增设矶头坝结构，保证基础埋深不小于3.0m，可根据实际情况增大埋深;“丁坝+护坦+挡墙”水毁优化设计方案中，针对丁坝破坏，于原丁坝基础上进行再修复工作并缩短丁坝间距，丁坝埋深控制在3.5m;路基水毁优化设计方案中，针对路基大面积冲刷和冲击塌陷，进行改河防护方案和改线方案对照分析，实际发现改线方案效果较好。实践证明，三种典型防护工程优化后的现状水毁防治性能良好，现场无明显破坏特征。
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《中巴公路盖孜河段水毁类型与防治工程优化设计》