2007～2015年洪水导致垮塌桥梁的统计分析

刘 亢，刘均利，余文成

（1.招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆市 4 00067;2.桂林理工大学，广西 桂 林 5 41004）

2007～2015年洪水导致垮塌桥梁的统计分析

刘 亢1，刘均利2，余文成2

（1.招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆市 4 00067;2.桂林理工大学，广西 桂 林 5 41004）

洪水及其引起的河床冲刷一直是影响在役桥梁安全的重要因素，是造成在役桥梁垮塌的主要原因之一。对近十年来国内因洪水而垮塌桥梁事故的案例进行了调研和统计，总结和分析了桥梁因洪水倒塌的一般规律，发现因洪水倒塌的桥梁普遍设计标准低，基础埋深浅；病害严重，危桥占比高；桥位附近挖沙严重，破坏河床，加剧冲刷。基于此提出了相关对策建议，为桥梁的设计建设以及维护工作提供参考。

在役桥梁；洪水；垮塌案例；冲刷

0 引 言

洪水冲刷掉桥墩基础周围岩土，使基础暴露于水中，减小桥梁的横向承载能力和桩基的抗屈曲承载能力，增大水流的横向冲击力[1]。洪水及其诱发的泥石流、滑坡等一直是引起桥梁垮塌的主要原因之一。Harik[2]等调查了1951～1988年美国垮塌的79座桥梁，有29座因洪水和基底冲刷等引起，占36.7%。Wardhana[3]等研究发现，1989～2000年美国运营桥梁垮塌事故中，52.88%与水力因素有关，其中洪水冲垮的比例为32.80%，水流掏空基础的比例为15.51%。Diaz[4]等对1986～2008年间哥伦比亚桥梁垮塌愿因进行分析，发现35%的混凝土桥梁垮塌是由冲刷引起的。洪水引起的桥梁垮塌往往是整体性垮塌，是一种极其严重的安全事故，具有突然性，一般难以用检测来避免[5]。加之，近年来全球变暖引起的极端天气现象频发，桥梁工程面临洪水破坏的风险也日益增加。

国内外学者对桥梁水毁进行了大量研究，侧重于水毁桥梁的破坏机理研究，而缺少对水毁桥梁的桥型、桥龄等一般规律的研究。鉴于此，本文对2007～2015年期间水毁桥梁进行统计分析，探索其中的基本规律，为桥梁的检测和维护提供参考。

本文的研究是广西科学技术开发项目——危险桥梁甄别及评估方法与应用的一部分。本次研究的资料主要来源于公开发表的论文、专著、报纸杂志和交通部门网站主页，另有部分来源于检测报告和会议资料。在我国，垮塌桥梁的资料往往涉及保密，导致垮塌桥梁事故信息极难获得，因此作者也对2013～2015年内水毁桥梁进行实地调研，采访事故桥梁附近村民。

1 因洪水破坏桥梁垮塌发生率

通过调查发现在2007～2015年期间，国内共有102座运营桥梁垮塌，其中44座桥梁因水灾导致垮塌，占总数的43.1%。

由于信息不完整，在垮塌的44座桥梁中，只有25座可以查询到实际使用寿命。这25座桥中，寿命最长的是湖南省嘉禾县珠泉镇麻地大桥，建于上世纪60年代，寿命超过50 a；寿命最短的是河南省宜阳县南车线鬼沟桥，寿命只有1 d。图1是桥梁实际使用寿命分布图，可以看出，寿命小于10 a的有3座，10～20 a的有5座，20～30a的有5座，30～40 a的有6座，40～50 a的有4座，超过50 a的只有2座。大部分事故桥梁的实际使用寿命远远低于桥梁的设计使用寿命。

表1是垮塌桥梁的年分布表，从表1可知，除2011年没有桥梁因水灾垮塌外，每年均有桥梁垮塌，一般垮塌数量在1～5座。2013年有24座桥梁垮塌，是个特例，主要发生在四川省。2013年发生了2008年汶川大地震后的第一次特大洪水，四川大地震及震后重建引起无序采砂严重破坏了河床形态，导致短期内大量桥梁垮塌。

图1 垮塌桥梁实际寿命分布

表1 倒塌桥梁年份统计

表2 是倒塌桥梁地区统计，由表2 可以看出，事故桥梁共发生在11 个省份，其中四川省25 起，占56.8%。通过谷歌数字地球，查找垮塌桥梁，发现垮塌桥梁主要位于山区和山前区。

表2 倒塌桥梁地区统计

2007～2015年，因洪水破坏的44座桥梁中，其桥型分布见表3。

表3 倒塌桥梁桥型统计

从桥型方面看，拱桥17座，占垮塌桥梁总数的38.6%，其中双曲拱桥有4座，石拱桥6座，刚架拱桥1座，桁架拱桥2座，还有4座具体结构形式不明；梁桥18座，占垮塌桥梁总数的40.9%，其中6座采用双柱墩，具体为四川汶川彻底关大桥、四川绵竹市绵远河牛鼻子大桥、绵竹市兴隆拱星大桥、四川汶川川西大桥、广东江门圣堂大桥和西藏林芝八一大桥。

表4是垮塌桥梁导致人员伤亡的统计表，由表5可以看出，9年间因超载倒塌的桥梁，共造成101人遇难，51人受伤。尤其是河南栾川县伊河汤营大桥，直接造成67人死亡，22人受伤。

表4 倒塌桥梁伤亡统计

2 桥梁水毁破坏具体原因分析

洪水属于自然灾害，是导致桥梁垮塌的外部原因。桥梁的破坏往往是多种原因共同作用的结果，如桥梁本身设计不足、病害严重等因素会导致桥梁在洪水作用下更容易破坏。下面对44座桥梁的设计、病害等内在原因进行分析。

2.1 设计标准较低，冲刷引发的破坏

因洪水而垮塌的桥梁绝大多数位于低等级的县乡道路上，部分甚至位于通村公路上。桥梁设计标准低，尤其是地基与基础方面，大多数桥梁采用扩大基础，并且基础埋深不足，河床冲刷下切很容易使基底脱空，从而导致桥梁垮塌[6]。如辽宁抚顺南杂木大桥、河南洛阳宜阳南车线鬼沟桥、铁力呼兰河大桥、浙江长风大桥、西藏林芝八一大桥等均采用扩大基础，在洪水作用下，基底被掏空而导致基础下陷，进而导致上部结构垮塌。其中浙江长风大桥按百年一遇防洪标准设计，基础设计埋深7 m，扩大基础的持力层还位于泥炭土上，仅仅使用了9 a便垮塌。高等级道路上设计标准较高的桥梁，因洪水垮塌比例较低，只有一座高速公路桥梁--都汶高速桃关隧道桥垮塌，是在洪水和泥石流共同作用下破坏。

2.2 病害严重

垮塌桥梁带病运行占比较高，经检索发现，仅有8座桥梁可以正常运行，12座桥梁病害严重，在定期检测中已经被评定为危桥，并已经限载，其余24座桥梁技术状况不明，有一部分从未进行过检测，也有的是没有调查到相关资料，见表5。

表5 倒塌桥梁服役情况统计

如黑龙江铁力呼兰河桥，建于1973年，采用整体性较差的双曲拱桥，2006年已被评为危桥，设计使用寿命30 a，限载30 t，在洪水和超载共同作用下垮塌。

2.3 桥位附近挖沙严重

过去30年，我国大规模的基础设施建设对砂石资源需求巨大，加之采砂利润丰厚，导致全国范围内对砂石资源无序开采。建桥时，为保证桥梁的安全，一般都进行水文分析，计算桥梁再设计基准期内的自然演变、一般冲刷和局部冲刷，并没有考虑挖沙对河床的影响。采砂企业采砂后，在河道中留下坑、槽。这些人为因素使水流紊乱，加剧了河水冲刷。

以四川为例，2008年后，扩大内需项目与汶川地震灾后重建项目重叠，砂石资源需求骤增，河道中的采砂大量而无序，许多采砂企业在采砂后于河道中留下坑、槽。这些人为因素使水流紊乱，加剧了河水冲刷。2012年雨季之后，105省道绵竹段石亭江一号桥、富新绵远河大桥、106省道德什段石亭江大桥、石亭江广洛大桥桥位处冲刷已达7 m，石亭江中游河段平均冲刷深度已达10 m左右，而石亭江广洛大桥的最浅埋深只有16 m。这个实际冲刷深度，已超过水文分析。无序挖沙应当是四川2013年洪水大规模垮塌的重要原因。

除四川地区的桥梁外，调查发现，兴国县焦田大桥的垮塌与周边7处采砂场也有关系。陕西蓝田县玉山镇沈家河桥垮塌前，附近的砂石厂把基础周围砂石掏空，造成地基不稳。

3 结论

对2007～2015年，国内因洪水而倒塌的桥梁进行调查与统计，共发现了44座在役桥梁因洪水而垮塌，以梁桥和拱桥为主，共造成101人遇难，51人受伤。垮塌桥梁往往存在以下三个特点：设计标准低，下部结构采用扩大基础居多；病害严重，且部分桥梁业主为乡镇或村委，从未进行定期检测；桥位附近挖沙严重，加剧了冲刷。为此，提出以下建议：

（1）对设计标准低、采用扩大基础并且基础埋深不足的桥梁，如桥下冲刷比较严重，应尽量拆除重建。

（2）规范挖沙，应禁止在桥位上下游挖沙，对于已经挖沙严重、桥梁基础暴露的桥梁，尽量建设拦砂坝等设施。

（3）对于位于低等级道路上、没有进行定期检测的桥梁，应开展基础冲刷方面的检测。

[1]Banerjee S,Prasad G.Analysis of bridge performance under the combined effect of earthquake and flood-induced scour.In:First international symposium on uncertainty modeling and analysis and management[Z].Hyattsville,United States,2011,889-896.

[2]Wardhana K,Hadipriono F C.Analysis of Recent Bridge Failures in the United States[J].Journal of Performance of Constructed Facilities, 2003,17(3):144-150.

[3]Harik IE,Shaaban A M,Gesund H,etc.United Statesbridge failures,1951-1988[J].Journal of Performance of Constructed Facilities, 1990,4(4):272-277.

[4]Diaz E E,Moreno F N,Mohammadi J.Investigation of Common Causes of Bridge Collapse in Colombia[J].Practice Periodical on Structural Design and Construction,2009,14(4):194-200.

[5]严允中,余勇继,杨虎根,等.桥梁事故实例评析[M].北京:人民交通出版社,2013.

[6]李海瑞.桥梁水毁的预防与治理[J].公路,2007(7):209-211.

U445.7+5

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1009-7716（2017）01-0090-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.01.025

2016-10-26

国家自然科学基金项目（51468013）；广西科学与技术开发计划项目（桂科攻 1355008-9，桂科攻 14251012）

刘亢（1978-），男，四川盐亭人，高级工程师，从事桥梁规划设计和安全评估工作。