喜马拉雅山区公路桥涵病害类型及特征研究_陈敦.pdf

第 43卷第 1期2023年 2月防灾减灾工程学报Journal of Disaster Prevention and Mitigation EngineeringVol.43 No.1Feb.2023喜马拉雅山区公路桥涵病害类型及特征研究陈敦1，2，3，李国玉1，2，4，牛富俊1，杜青松1，2，4，柴明堂5，齐舜舜1，2，4，周宇1，2，4（1.中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州 730000；2.中国科学院西北生态环境资源研究院大兴安岭冻土工程与环境观测试验研究站，黑龙江 加格达奇 165000；3.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221116；4.中国科学院大学，北京 100049；5.宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏 银川 750021）摘要:以喜马拉雅山区公路桥涵作为研究对象，基于现场典型病害调查数据，系统论述了喜马拉雅山区公路桥涵病害类型、发育特征以及影响因素，提出了相应的病害整治措施建议。调查结果显示，喜马拉雅山区公路桥梁上部结构梁板铰接缝与翼缘渗水泛碱病害和桥面铺装病害较为普遍，病害率分别为 25%和 42%。下部结构的桥墩病害主要表现为基础冲刷（12.5%）、桥台台前护坡和耳墙破损（25%）以及桥台背墙渗水、腐蚀、掏空（29.17%）。桥梁附属构造物常见病害为伸缩缝病害、锥坡病害以及导流工程病害等，其中 62.5%的桥梁病害出现在伸缩缝位置。涵洞的主要病害主要有涵洞盖板和翼墙开裂倾斜、涵洞进出口堵塞、波纹管涵断裂以及涵背跳车，并且大约 60%的涵洞病害位于多年冻土区涵洞进出口位置。公路桥涵工程病害主要是由于环境因素（气候环境、地形地貌、人类活动）和工程因素（设计、施工、养护、建筑材料）所致。因此，建议建立喜马拉雅山区公路桥涵病害数据库，形成“空天地”一体化综合监测系统，研发病害防治新技术，做好定期养护维修，提高公路桥涵的服役性能。关键词:喜马拉雅山区；公路桥涵工程；病害调查；工程病害；防治建议中图分类号:TU443；X951 文献标识码:A 文章编号:16722132(2023)01001814Damage Types and Characteristics of Highway Bridges and Culverts in the Himalayas of ChinaCHEN Dun1,2,3，LI Guoyu1,2,4，NIU Fujun1，DU Qingsong1,2,4，CHAI Mingtang5，QI Shunshun1,2,4，ZHOU Yu1,2,4(1.State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering Northwest Institute of Eco-Environment and Resources,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou 730000,China；2.Da Xing an ling Observation and Research Station of Frozen-Ground Engineering and Environment,Northwest Institute of Eco-Environment and Resources,Chinese Academy of Sciences,Jiagedaqi 165000,China；3.Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China；4.China University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China；5.School of Civil and Hydraulic Engineering,Ningxia University,Yinchuan 750021,China)Abstract:The high altitude，complex and diverse topography，sensitive climate characteristics and large carrying capacity pose great challenges to the long-term performance of highway bridges and culverts in the Himalayas of China.Based on the survey data of typical damage in the Himalayas of DOI：10.13409/ki.jdpme.20220122001收稿日期：2022-01-22；修回日期：2022-03-09基金项目：第 二 次 青 藏 高 原 综 合 科 学 考 察 研 究 项 目(2019QZKK0905)、冻 土 工 程 国 家 重 点 实 验 室 自 主 研 究 项 目(SKLFSE-ZY-20，SKLFSE-ZQ-58，SKLFSE-ZT-202203)、国家自然科学基金项目(42201162)、中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金课题(SKLGDUEK1904)资助作者简介：陈敦（1989），男，助理研究员，博士。主要从事冻土力学与寒区工程方面的研究。E-mail:通讯作者：李国玉（1975），男，研究员，博士。主要从事冻土环境与寒区工程方面的研究。E-mail:18China during the second Tibetan Plateau scientific expedition and research，this paper systematically analyzes various types of engineering damage of highway bridges and culverts，and proposes corresponding control measures.The investigations indicated that about 42%of bridge damage is related to deck pavement.Water seepage and alkali-flooding in the hinged joints and flanges of the superstructure of highway bridges are common forms of superstructure damage.Foundation scouring is the main form of the bridge pier damage（12.5%）.The primary damage forms of bridge abutments are damage to slope protection and ear walls in front of abutments，water seepage，corrosion，and hollowing of abutment back walls.The damage of bridge ancillary structures can be categorized as expansion joint damage，cone slope damage，and diversion engineering damage，with 62.5%of bridge damage occurring at the expansion joints.The damage types of culverts include subsidence，cracking or dislocation of wing walls，blockage of culvert inlet and outlet，fracture of corrugated steel culverts，and vehicle jumping at the culvert back.Around 60%of culvert damage occurs at the inlet and outlet，and is concentrated in the permafrost region.The damage of highway bridges and culverts engineering is mainly caused by environmental and engineering factors，such as climate environment，landform，human activities，design，construction，maintenance，and building materials.Therefore，it is recommended to establish a database of highway bridges and culvert damage in the Himalayas，develop a comprehensive monitoring system，develop new damage prevention technology，prioritize regular maintenance，and improve the service performance of highway bridges and culverts.Keywords:Himalayas；highway bridges and culverts；disease investigation；engineering disease；prevention and control suggestions0 引 言喜马拉雅山区域位于我国西南边陲青藏高原南缘，西起巴基斯坦帕米尔高原的南迦帕尔巴特峰（海拔 8 125 m），东至我国西藏自治区墨脱县雅鲁藏布江大转弯处的南迦巴瓦峰（海拔 7 782 m），北起印度、尼泊尔以及不丹，南抵玛旁雍错和雅鲁藏布江大断裂，是青藏高原的重要组成部分1。该地区纵横交错地分布着 G216、G219、G314、G318、G319、G349、G562、G564、GS303、S303、S514 等重要公路以及边防公路，保障了青藏高原和南亚通道的交通畅通，对加快区域经济社会发展、改善各族群众生活、增进民族团结以及巩固祖国边防发挥着十分重要的作用。目前，在青藏高原暖湿化的气候背景及人类活动的双重影响下，高原冻土对人类生居的影响体现在强烈的热效应引起的重大冻土工程病害问题，特别是多年冻土温度升高和强度降低，产生了一系列工程病害（如工程构筑物不均匀沉陷、坍塌、裂缝等），直接影响到冻土区内重大工程的安全运营。以 新 藏 公 路（G219）、红 吉 线（G216）以 及 上 聂 线（G318）等为代表的喜马拉雅山区基础设施工程具有重要的社会、政治以及国防意义，工程建成至今其病害现状、潜在危害以及病害发育趋势亟待进行深入调查研究。其中，喜马拉雅山区最重要的交通线 是 219 国 道（G219），一 般 分 为 老 G219 线 和 新G219 线。老国道 G219 线（也称新藏线），跨越我国西南边陲的新疆维吾尔自治区和西藏自治区的边境地区，北起新疆喀什地区叶城县，与国道 315线相连，南至西藏日喀则市拉孜县，全程 2 143 km（其中，西藏境内 1 488.5 km，新疆境内 654.5 km），再到拉孜县接国道 318（G318，叶拉公路）到达拉萨2。新G219 线又称喀东线，将原 G219 北端延伸至新疆北部喀