汶川地震公路震害与分类

汶川地震公路震害与分类
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过程中的震害调查成果。

按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，分别对桥梁、隧道、路基震害及次生地质灾害提出了分类建议方法。

关键词：汶川地震公路震害分级震害分类
1概述
1.1汶川地震公路总体受损情况
汶川地震致使公路损毁极其惨重，通往灾区的道路一度中断。

地震灾区主要涉及四川、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个一般受灾县（区、市）。

地震灾区范围公路分布总里程62671公里，受损公路达31412公里，占总里程50.1%，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：公里
1.2公路震害特点
汶川地震公路的主要震害表现为：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、衬砌开裂掉块甚至坍塌、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、龙门山断裂带构造分布、地震破裂带走向控制，灾区公路震害具有以下特点：
1) 公路震害总体沿发震断裂呈带状分布。

2) 地表破裂带处公路遭到严重损害，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，
公路受损越严重。

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，为满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、恢复重建三个阶段。

由于各阶段任务不同，时效性不同，所采用的手段亦不同。

1）抢通阶段
2008年5月12日至17日。

地震发生后，需要第一时间了解灾区公路的总体受损情况，制定公路抢通路线和抢通方案，体现出“快、急”的特点。

主要采用技术人员深入灾区应急调查、遥感、航拍等技术手段。

利用高精度遥感（图1-1、1-2）、航飞（图1-3）技术，掌握了灾区公路总体受损情况，为科学制定抢通保通方案提供了宝贵资料。

为进一步落实震害影响、公路损毁情况，指挥部派出多个应急调查小分队，分别赶往汶川、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线映秀附近震害遥感图（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）保通阶段
2008年5月17日至27日。

此时灾区大部分公路已初通，但通行能力极其有限，抗灾能力脆弱，极易出现再次中断。

本阶段采用实地应急调查和部分检测工作，以满足一定时间内的通行要求，确保公路能“通”。

3）恢复重建阶段
为满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公里。

为全面保存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、保存了公路震害。

桥梁震害与分类
2桥梁震害调查
分别对灾区的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80.68%。

根据调查、检测结果，严重受损的桥梁主要分布于重灾区和极重灾区，总体沿发震断裂带展布。

2.1桥梁震害分级
根据桥梁破坏程度、受损状况及损伤特性，按照结构功能丧失程度，将其震害等级由轻微至严重分为A、B、C、D、E五级，表2-1。

表2-1 桥梁震害分级表
通过统计分析，1657座公路桥梁中，有1.6%的桥梁完全损毁，6.6%的桥梁出现严重破坏，9.0%的桥梁出现中等破坏，26.5%的桥梁出现轻微破坏，56.3%的桥梁未出现明显震害，详见饼状图2-2。

图2-2 被检桥梁破坏情况饼状图图图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，
4.5%的桥梁完全损毁，4.3%的桥梁出现严重破坏，31.3%的桥梁出现中等破坏，48.3%的桥梁出现轻微破坏，11.6%的桥梁未出现震害，见图2-3。

受灾严重的桥梁大部分集中距发震断层——龙门山中央断裂带附近。

上盘距发震断裂20km，下盘距发震断裂7km范围，包括了60%的受灾严重桥梁；位于上盘震损桥梁占65.7%，下盘占31.4%。

可见近断层地震动和断层上盘效应对桥梁破坏有很大影响。

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，主要有：梁体移位、落梁、支承（支座）破坏及桥墩破坏和地基失效。

间接震害指桥梁附近发生山体跨塌、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法
根据汶川地震桥梁破坏情况及震害调查分
析，建议将桥梁震害按结构破坏原因（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阶段根据分类、分级确定处治措施。

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
2.3桥梁震害处治对策
B-轻微震害：抢通、保通阶段可暂不处治，恢复重建阶段修复开裂桥台背墙、翼墙。

C-中等破坏：抢通、保通阶段可暂不处治，
但需加强观测；恢复重建阶段可通过主梁复位，桥墩表层混凝土修补，桥台加固予以修复。

D-严重破坏：抢通、保通阶段应采用紧急加固，或开辟便道（桥）绕行；恢复重建阶段可通过主梁复位、桥墩加固、桥台修复予以修复。

E-完全损毁或失效：抢通、保通阶段应开辟便道（桥）绕行；恢复重建阶段开展全面重建。

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条分布有隧道的线路震害调查、检测，总计完成40座隧道震害资料的收集和整理分析。

隧道震害主要表现为：隧道洞口被山体滑坡崩塌掩埋、洞门开裂、结构破损；衬砌开裂掉块甚至坍塌、施工缝开裂错台、衬砌开裂后渗漏水；排水系统遭到堵塞和破坏、积水严重，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
3.3隧道震害分类
1）常用隧道震害分类
根据《公路隧道养护技术规范》（JTG H12-2003）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主要情况分别考虑，进行判定分类。

2）汶川地震公路隧道震害建议分类方法
导致隧道震害的两个原因是：（1）围岩失稳，主要指围岩的变形、差异位移、震害和液化；（2）地震惯性力，主要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，洞口段受此影响较大。

根据汶川地震隧道破坏情况，建议将隧道震害按震害原因建立分类方法，并与震害分级相联系，以便在抗震救灾不同阶段确定对策措施。

(1) 由围岩失稳作用而导致的隧道震害，
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以及沟槽侧墙向外倾倒、盖板脱落等为主要表现形态，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
(2) 由地震惯性力作用而导致的隧道震害，以边仰坡崩塌、端墙帽石被砸坏、洞口段衬砌开裂渗水错台、洞口段衬砌防火涂料剥落、端墙破坏、拱圈开裂、护坡开裂、洞口堵塞以及明洞洞顶被落石砸坏等为主要表现形态，其判定可按表3-3执行。

表3-3 地震惯性力作用所致隧道震害的判定标准
3.4隧道震害处治对策
B-轻度破坏：抢通、保通阶段可暂不处治，恢复重建阶段局部修复。

C-中度破坏：抢通、保通阶段可简单清理边仰坡崩塌、落石，开裂、破坏处简单采取临时加固支护措施简单修复，保证“可通”；恢复重建阶段予以彻底整治。

D-严重破坏：抢通、保通阶段应制定抢通及绕行方案，突击抢通；恢复重建阶段彻底整治。

E-损毁：抢通、保通阶段应制定应急绕行方案；恢复重建阶段开展全面重建。

汶川地震中未出现本破坏形式。

4路基震害与分类
4.1路基震害调查
路基震害调查针对地震灾区所有的国道、省道及大部分重要的乡县公路进行，总计19
条线路，41条区段。

将路基震害按支挡结构，路堑路堤边坡、路基本体等三大类进行震害分类统计。

从此次调查结果来看，路基震害总数为1458处，其中路基本体震害558处，支挡结构352处，路堤路堑边坡548处，见表4-1。

表4-1 路基震害统计分析表
4.2路基震害分级
现场调查中将路基震害分为支挡震害、边坡震害、路基本体震害三大类，破坏程度按结构功能丧失程度由轻微至损毁划分为A、B、C、D四级，总体上路基震害以轻微(A)、中度(B)为主。

相对路基边坡与路基本体而言，支挡结构破坏较严重。

对应于每类震害，破坏等级的主要特征描述见表4-2、4-3、4-4。

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-1 支挡结构破坏程度分级特征
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-2边坡破坏程度分级特征
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-3路基本体破坏程度分级特征
4.3路基震害分类
1）路基震害常用分类
平原地区路基多以路堤为主，常见震害类型分为:纵向开裂、边坡滑动、路堤塌陷、路堤下沉、纵向波浪变形、桥头路堤的震害、地裂缝造成的震害。

山岭地区地形复杂，路基断面形式很多，防护和支挡工程也多，一般划分
为：路堑边坡的滑坡与崩塌、半填半挖的上塌与下陷、挡土墙的震害。

2）汶川地震公路路基震害建议分类方法
汶川地震中路基震害数量和种类都相对较多，首先将汶川地震中路基震害分为路基本体、支挡结构、路基边坡震害三大类，再将按震害原因（直接震害与间接震害）建立分类方法，见表4-5。

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-4 路基本体震害类型
4.4路基震害处治对策
A-轻微：抢通、保通阶段适度清理路基，保证通行，恢复重建阶段局部修复。

B-中度：抢通、保通阶段加强清理路基，
保证通行，恢复重建阶段需修补。

C-严重：抢通、保通阶段临时加固，路基重点清理，加强观测，恢复重建阶段将破坏部分修补，或增加新的防护措施，不能修补予以处置重建。

D-损毁：抢通、保通阶段制定应急绕行方案，恢复重建阶段进行彻底整治。

5生地质灾害与分类
5.1次生地质灾害调查
次生地质灾害调查包括四川省极重、重灾区各级别公路14条，总里程达1640公里。

公路沿线共发育灾害点555个，其中崩塌273处，
根据现场调查，公路次生地质灾害主要由崩塌、滑坡、泥石流组成。

由于次生灾害中典
型泥石流破坏较少，故未进行相关分类。

依据次生地质灾害的成因机制，可将震后次生地质灾害分类如下：
1）崩塌分类
按破坏模式，通常情况下可将崩塌可分为滑塌式、倾倒式、坠落式。

针对汶川地震灾害公路边坡地质灾害，按形成机理可将崩塌破坏分成以下几类，即：溃滑型、溃崩型、抛射型、剥皮型、震裂型等五大类十三个亚类。

如表5-1所示。

表5-1 汶川地震灾区崩塌形成机理分类表
类型机理及地质特征模型图
溃滑型拉裂-
溃滑型反倾或横向结构坡体，在强震作用下，坡体溃裂，进而形成后缘陡峻的拉裂面，下部坡体剪断，形成统一滑面高速下滑。

通常表现为高陡的后援陡壁和一跨到底的堆积特征。

顺层- 溃滑型顺层结构坡体或含顺坡软弱结构面坡体，强震作用下坡体松弛、解体，进一步沿层面(弱面)高速下滑，并一跨到底。

通常滑床表现为光滑的层面，可见清晰的长大擦痕。

剪断- 溃滑型受风化带控制的坡体，强震作用下坡体震裂、松弛、解体，然后(通常)沿强、弱风化带的界面剪断，坡体高速下滑，形成滑坡。

另外，滑动面也可沿顺坡非贯通性结构面剪断形成。

溃崩型倾倒型近直立层状或似层状结构山体的浅表部，或近
直立陡崖的强卸荷松弛带，强震作用下，陡立
岩层顶部或中上部被折断、倾倒、摔出。

残留
岩层上常可见清晰张性折断面，表现为“断头”。

溃屈型近直立层状或似层状结构山体的浅部，或近直
立陡崖斜坡的强卸荷松弛带，在强震作用下，
陡立岩层中部、或中下部鼓出、溃屈、摔出，
坡体坐塌。

表现为“齐腰宰断”。

类型机理及地质特征模型图
溃散型结构破碎的山体(包括厚度相对较大的松散层
坡体)在强震作用下，整体破裂、解体、溃散、
垮塌；崩落物质通常散布于坡体表面。

溃喷型极震区，结构破碎的山体(包括厚度相对较大的
松散层坡体)，在强震作用下，迅速破裂、解体、
岩屑、岩块高速喷出，犹如“爆炸”。

崩落物质
通常散布在较大范围，并沿沟形成高速碎石流。

抛射型整体型局部坡体在强震作用下，被整体“拔起”、抛射
出来。

基本没有残留物质留在破裂面上。

河流两岸陡峻的斜坡上可见。

单体型单个岩块在强震作用下，被从坡体上拔起，以平抛运动的方式被抛射出来。

映秀及沿岷江、绵远河等见到的重大数十～上百吨重的孤立巨石。

剥皮型松散层型斜坡表面的松散层在强震作用下，震裂、松弛，
顺坡产生溜塌，厚度数米。

河流两岸斜坡上可见。

强卸荷带型斜坡强卸荷带在强震作用下，震裂、松弛，顺
坡溜塌，厚度数米。

河流两岸陡峻的斜坡上可见。

2）滑坡分类
通常情况下可将滑坡分为推移式与牵引式滑坡。

根据汶川地震滑坡区所处的地质环境条件、坡体结构以及岩性组合特征，又可具体归纳概括为如表5-4所示的几类典型滑坡成因模式。

表5-4 强震滑坡成因模式分类图
成因模式基本特征模型图
拉裂—顺走向滑移型强震作用下，斜坡岩体以山体内侧顺坡向陡倾结构面作为内侧边界，追踪顺倾向方向的陡倾结构面产生后缘拉裂面，沿底部层间(内)软弱面基本沿岩层走向向临空条件较好的一侧发生滑动。

拉裂—顺层(倾向)滑移型在地震强大的惯性力作用下，坡体中上段岩体沿顺层软弱面(岩层层面、软硬岩接触界面、层内弱面等)产生拉裂变形，使该面大部分内聚力丧失，随后沿在地震动力的持续作用下沿该拉裂面发生高速顺层滑动。

成因模式基本特征模型图
拉裂—水平滑移型在地震强大的水平地震惯性力作用下，斜坡后缘首先
产生陡倾坡外的竖向深大拉裂面，裂面外侧的岩体在
后续地震动力作用下沿顺层弱面发生整体滑出。

滑坡
一般出露于斜坡中上部，滑源区下部一般为一陡坎，
滑体以一定的初速度水平滑出后，往往会越过陡坎作
一段距离的临空飞跃，呈现出水平抛射的特点。

（m）
010020030040050060070080090010001100
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
（m）
245°
255°∠25°
蛇
皮
沟
高程
震旦系元吉组
上段白云岩
震旦系元吉组
上段硅质板岩
滑坡堆积物
Zy1Zy1
Zy1
大岩壳
1200
255°
265°
原村民
聚居区
原地形中的凸起体
原坡表崩坡积物原地形线抛射轨迹
拉裂—散体滑移型强烈的地震动力作用，首先使斜坡浅表层的块状岩体震裂松动，进而在持续的地震动力作用下逐渐散体，直至最后呈散体状整体滑动失稳。

拉裂—剪断滑移型在地震强大的水平惯性力作用下，首先在坡体后缘沿一组陡倾坡外的结构面形成深大拉裂面，进一步持续的地震动力使深大拉裂缝底端产生拉裂和剪切滑移变形，形成切层滑移面，并最终沿此面滑动失稳。

该类模式即可产生同震滑坡，也可形成具有一定滞后性的震后滑坡。

6结语
汶川地震震中烈度高达11度，远超过原公路设防烈度，对公路的破坏异常惨重。

在灾区抗震救灾抢通、保通阶段及恢复重建阶段中，分别开展了应急调查和全面补充调查、检测评估。

根据震害调查成果，分别按桥梁、隧道、路基、次生地质灾害等四个专业进行了震害分类，并按照公路损毁程度进行了震害分级，汇总如下。

1）公路震害总体沿发震断裂呈带状分布，垂直于发震断裂方向，距离断裂带越近，公路受损越严重。

高山峡谷区次生地质灾害极为发育，对公路损毁极大，尤其硬质岩区发育大量
交通基础设施抗震减灾技术研讨会交流材料
崩滑体，掩埋、砸毁路基、桥梁、隧道洞口。

公路震害具备上盘效应，断层上盘公路震害密度大于下盘。

2）汶川地震公路震害调查工作分为抢通、保通、恢复重建三个阶段。

通过采用遥感、航拍、应急调查、补充调查、检测评估等手段，分别对四川、甘肃、陕西地震灾区进行了详细震害调查，获取了详尽的汶川地震震害史料。

3）根据地震中桥梁、隧道、路基的破坏程度、受损状况及损伤特性，按照结构功能丧失程度，进行了相应分级，并提出不同震害分级条件下的对应措施。

4）为便于指导抗震救灾不同阶段及时确定对策措施，将桥梁、隧道、路基震害及次生地质灾害按破坏机理角度出发，提出了分类建议方法，并与震害分级相联系。

21。