极端天气下，如何避免公路垮塌？

今年的汛期似乎格外漫长。

8月3日凌晨，雅康高速公路四川康定至泸定段日地1号隧道至2号隧道处，因突遇山洪泥石流导致隧间桥垮塌，4辆车11人掉坠，1人获救、2人遇难、8人失联。

在此之前，从福建、广西到安徽、湖南、广东，随着极端暴雨洪水以及滑坡、泥石流等次生灾害发生，多地交通基础设施受损，引发多起高速公路垮塌事件。

20世纪90年代建造的桥梁和公路，在二三十年后的今天开始出现问题。叠加越来越频繁的极端天气，交通基础设施韧性正经受严峻考验。

一位不愿具名的交通领域防灾减灾专家对《中国新闻周刊》说，一些高危区域的公路和桥梁，受复杂地形地质条件以及暴雨、山洪、泥石流等自然灾害影响，可能潜藏安全隐患。“最令人担心的是脆弱的山区公路。”

那么，如何尽可能避免事故发生？

交通基础设施韧性经受考验 

“高速路垮了！”

黑暗中，一声带着川音的叫喊在隧道口回荡，另一位司机焦急地问：“下面没得车子吧？”往下看去，是黑黢黢的一片。

这是8月3日3时30分。几小时后天亮，人们才看清到底发生了什么：在雅康高速公路康定驶向泸定的方向，两座隧道间的桥梁突然垮塌，4辆车掉了下去。

官方调查显示，本次灾害是持续降雨叠加冰雪融化引发的特大型沟谷山洪泥石流所致。倒塌桥梁位于日地沟的高山深谷间，该地山体陡峭，岩体破碎，多次发生强震，历史上就是泥石流灾害的频发区域。本次事故发生时，沟域中上部8月3日凌晨突降暴雨，再加上当地此前连续多日降雨，累计降雨量超过100毫米，最终形成“滚雪球”效应。每秒1200立方米的泥石流裹挟着最大直径达10米的巨石，沿山体间的沟道一泻而下。

连同此前发生的广东梅大高速路面塌方、陕西柞水桥梁倒塌，三起事件有一定共性：都发生在山区，又同时遭遇了极端暴雨洪水，且发生了滑坡、泥石流等次生灾害。

采访中，多位交通专家强调，国内公路应对极端天气所面临的一切挑战的原点，就是“量大面广，难以实现精准防治”。浙江工业大学土木工程学院教授彭卫兵对《中国新闻周刊》指出，中国拥有世界上最大规模的交通基础设施，尤其最近十年内，区域性公路，特别是山区公路得到了跨越式发展。但当这么大体量的公路撞上极端天气，再叠加部分早期的老旧路段建造等级低或存在施工缺陷等多重因素，从概率上说，事故频率的确会有所增加。

据交通运输部数据，截至2023年底，我国公路总里程达到544.1万公里，高速公路里程18.4万公里，稳居世界第一，公路桥梁数量达107.93万座。根据《中国山地研究与山区发展报告》，2012—2022年十年间，国内公路实现了所有县城和99％乡村的通达。

山区公路中，尤其在云南、贵州、广东、福建等山区的半山腰陡坡路段，最常见的修建方式是半填半挖路基，即将靠山体一侧的内侧部分挖开，外侧临空一侧回填，从而形成一个平面。在填方路基部分，由于需要大量的土回填，往往形成所谓的“高填方边坡”。

东南大学交通学院教授黄晓明对《中国新闻周刊》解释，对于“高填方边坡”路段，当遭遇连续降雨或短时极端暴雨时，在填方或填挖结合的路基部分，特别是填挖交界面上，雨水可能会顺着原有交界处的缝隙或软弱夹层渗透到路基土内部，导致土质变软，进而引发边坡滑塌。另一种可能性是，局部强降雨导致汇水面雨水暴增，冲刷路基路面，在路面形成一个纵向断裂的缺口，进而引发交通安全事故。

山区公路中，桥梁公路是最特殊的一类。彭卫兵在2019年撰写的一篇论文中，对1813—2018年间的584起桥梁事故成因进行了系统分析，结果发现，施工、自然灾害、设计、意外荷载、耐久性等是导致桥梁倒塌的五类主要原因，其中，自然灾害类事故占比为30.0％。在山区，洪水、地震等各类自然灾害中，洪水造成的桥梁病害和失效是最普遍的。

彭卫兵介绍，最近二十多年建设的桥梁基本是桩柱式结构，因其较小的阻水面积和嵌岩桩的设计，也就是把桩打进岩石里面，使得桥梁面对洪水时更为稳固，不易发生位移或倒塌。

“桥梁如果被突然推倒，单靠水是很难的。”但如果同时发生了泥石流，彭卫兵解释，水里裹着很多泥沙和石头，携带着巨大能量砸下来，可能造成桥墩桩基损坏或发生位移，从而导致桥梁上部结构在短时间内发生垮塌。“桩柱式桥梁最怕泥石流和滑坡。”

黄晓明注意到，现有的公路桥梁，从应对极端天气角度，在韧性提升方面仍有很大改善空间。黄晓明是“十四五”国家重点专项“陆路交通基础设施韧性提升共性关键技术”的项目负责人。

他介绍，所谓交通基础设施韧性，指面对严重洪涝、地震、海啸等极端偶发破坏时，公路、桥梁等交通基础设施抵御灾害、吸收冲击、恢复运行的能力。比如，为了防止“高填方边坡”路基垮塌，设计时要更注重边坡的稳定性，对填方部位要做好台阶开挖处理，进行密实的分层碾压，并设置挡土墙和支护结构。同时，还要结合当地条件，采取更具针对性的排水、防洪措施。

张星是一家矿业公司资深的岩土工程专家，长期进行公路和桥梁的岩土勘察与分析工作。他建议，未来新建公路应在降雨量集中、地质条件复杂的高风险路段增设地下排水涵洞，以增强公路的防洪排水能力。

他对《中国新闻周刊》解释，地下排水涵洞就是设置于公路地下的用混凝土建造的小型排水隧道，相当于暗渠，排水宽度至少在两米，“可以让洪水从公路下方排走”。过去，许多省道在建设中忽略了涵洞设计，这与工期、成本有关，也与对极端天气认识不足有关。

对已建成的公路，张星坦言，改造涵洞不仅成本高昂，施工复杂，而且可能带来新的安全风险。因此，对一些已建成的沿河或跨越天然沟谷洼地的山区路段，更务实的做法是加强地表水的管理，比如建设截洪渠，把水往公路两侧引，或加宽加深公路两侧的排水沟。

除了改善防洪设施，多位专家建议，更根本的“升级”，是更新公路、桥梁的设计防洪安全标准。按目前的国家设计规范，四级公路体系中，高速公路和一级公路路基按100年一遇洪水标准设计，二、三级公路的防洪标准分别是50年一遇和25年一遇。公路特大桥按照300年一遇洪水标准设计、大中桥按照100年一遇设计。这些标准是用于指导设施的排水设计、结构设计和其他相关工程的基础。

但随着全球气候变化的加速，过去100年一遇的洪水事件可能变成了50年一遇，根据历史数据测算出的洪水重现期已不再能反映当下的情况。前述交通领域防灾减灾专家认为，为应对气候变化对交通设施的影响，需要用地区的新数据去滚动评估洪水风险，更新设计洪水水位等参数。

除广东、福建山区内一些夏季降雨量集中、车流量大的公路路段外，前述专家还重点关注北方山区一些地质条件复杂的路段，如秦岭一带。专家解释，洪水设计水位的评估与降雨有关，最近10年，北方区域局地极端降水发生的频次和强度都显著增加，形成了暴雨灾害“南北并重”的格局。

“我们现在应重新审视一遍，现有的公路、桥梁设防能力是否达标。”该专家说。

用系统性工程避免悲剧发生

公路、桥梁垮塌事故发生前，通常都会有预兆。然而，据媒体报道，梅大高速事故发生前一小时左右，巡查人员经过事故路段，未发现路面异常。摄像头监控也未看到路面上出现明显裂缝。

作为公路所属运营公司重点关注的41处边坡之一，在距离垮塌处1公里内的边坡上，还布有5台全球导航卫星系统（GNSS）边坡位移监测设备，最近的一台距塌方点仅约50米。但显然，这套先进技术工具，未能发挥作用。

GNSS是一种常用于地质灾害监测的前沿工具，在很多山区高速公路的高风险点位都有安装。该系统主要通过接收全球导航卫星信号，实时确定监测点位的位移变化，如果出现明显位移，就会发出警报。

“但这只是理论上。”岩土工程专家张星说。他指出，一方面，GNSS设备常年暴露于野外环境中，容易出现损坏；另一方面，究竟监测到多大程度的位移要发出警报，在现实中是一个难点。

张星参与过的一些尾矿坝项目中，警报阈值设置太低，GNSS系统整天报警。对繁忙的高速公路而言，如果频繁的警报中断交通，更会带来高昂经济损失。但如果阈值设置太高，又起不到预警作用。“这是一个两难，既需要专业人士针对具体的道路情况进行综合判断，也考验着道路管理者在安全与经济之间的平衡智慧。”

张星发现，中国的一些公路运营方将监测任务外包给了第三方监测公司，监测质量良莠不齐。“部分监测公司只是在读数，有时候仪器坏了也不知道，数据的准确性与真实性要打个问号”。他指出，由于缺乏专业技术人员实施有效的监测操作，很多设备没有发挥出应有作用，“安装只是为了应付检查”。

另外，极端天气条件下的实时监测本身也充满挑战。黄晓明说，通过卫星遥感开展的边坡监测系统，在静态条件下效果尚可，但在极端暴雨等充满扰动的环境下，尤其面对局部短时强降雨，监测精度和实时性都会受到影响。

他还指出，公路边坡出现裂缝或变形，就意味着结构可能已达到或接近其承载极限。这种情况下，留给预警响应的窗口期太短，“其实已经很危险，可能马上出现滑塌”。

因此，灾前监测不仅要关注边坡表层位移，还要通过传感器收集更多土体内部数据，实现对土体深部变化的预测。但技术难点在于，每个边坡都有独特的地质条件和破坏机理，收集到相关数据后，如何结合当地的气象条件将其转化为边坡的破坏程度和倒塌概率，以及最终发出警报的依据，需要更有针对性的算法模型和预警方案。

相较于复杂的边坡监测，桥梁的灾前监测预警难度要小一些。彭卫兵介绍，如果位移监测仪发现桥墩和桥梁间发生了持续相对位移，“就是一个很直接的信号”，意味着桥梁存在倒塌风险。

此外，当桥墩发生位移，造成上部结构偏位，一般会在桥梁路面形成伸缩缝的错位，这是倒塌的一个重要征兆，专业巡查人士用肉眼仔细观察，就能识别出来。“只要施工质量没问题，大部分桥梁在出现征兆到倒塌间是有预警窗口的，长则几小时，短则几分钟。”

一个较近的成功预警案例发生在湖南。经过株洲市炎陵县的G106国道上，有一座建于20世纪60年代的中村桥。经过两天的极端强降雨天气后，7月27日14时30分许，炎陵县巡查人员发现，中村桥中间的一处护栏一边高一边低。彭卫兵解释，这就是桥梁伸缩缝横向错位的表现。巡查人员综合判断后立刻封闭桥两端。约20分钟后，中村桥发生垮塌，没有人员伤亡。

相比人力监测，传感器是更敏感的“眼睛”。彭卫兵正在浙江探索桥梁的轻量化监测试点，即在中小桥梁上安装位移监测传感器。他发现，这种小型智能设备表现出较好监测效果，并且成本较低。“一座中小桥梁安装监测仪的成本在5万元左右。”

2021年3月，交通运输部发布《公路长大桥梁结构健康监测系统建设实施方案》，提出2025年前要在全国跨江跨河跨谷401座特大桥梁上安装健康监测系统。中小桥的健康监测则相对滞后。多位专家指出，面对极端天气，我国桥梁中有病害或地处山洪易发地区的中小桥梁正是最薄弱的环节。它们迫切需要加强监测。