自然灾害与公路基础设施

在最近的一份通讯中,我们了解了道路工程师是如何设计能够经受住交通,特别是重型卡车和公共汽车的道路的。虽然这些通常是道路损坏和恶化的主要原因,但我们的交通基础设施可能受到更不可预测的力量,这些有可能是毁灭性的。去年,世界各国不得不应对包括地震、海啸、飓风、龙卷风和洪水在内的自然灾害。这些事件都有可能对道路基础设施造成严重破坏。在发生灾难时,道路是通往紧急服务、救援和疏散路线的重要纽带。正因为如此,运输机构需要准备迅速应对道路损坏。在本期的RoadReady通讯中,我们将看看不同的自然灾害是如何破坏道路的,以及如何应对。

地震

地震对道路系统来说尤为损害,地震考虑是某些地区道路设计的重要组成部分。虽然地震期间,桥梁和类似的结构是风险最大的,但表面道路也可以维持损坏。道路损坏一般是由地破坏或断层引起的。地面失败包括山体滑坡等事件,以及较少的极端事件,如差动沉降和土壤强度丧失。道路取决于它们下方的土壤的力量。如果它们下方的土壤失去力量或被撕裂,那么道路将效仿。当表面故障与道路表面重合时发生故障,导致其换档,并潜在扣。此外,地震还可以引起碎屑,或者在巷道上存放土壤的碎片,可以阻挡交通。

奥克兰高速公路的地震损坏(照片由USGS提供)
奥克兰高速公路的地震损坏(照片由USGS提供)

洪水

洪水被认为是最常见的自然灾害之一,突然过度的水流可以通过几个机制破坏道路。这可以通过将水引入高地地区,或通过增加现有渠道的水流深度和流速来实现。当暴雨增加的流量局限于现有的河床时,对道路和道路结构的破坏仍然可能发生。当现有河流中的水流速度增加时,桥梁支座周围的土壤就会被冲刷到下游,这一过程被称为冲刷。这削弱了桥梁基础,最终可能导致破坏。此外,冲下河流的碎片也会损坏桥梁结构。高流量也会导致河流周围土壤的侵蚀,从而破坏河流附近道路的路基。

除了河床之外,水也会破坏道路。在某些情况下,流动的水流足以完全冲走路面结构。乐动体育软件最新版积水还会削弱路面结构和下面的路基。乐动体育软件最新版最后,洪水事件中被冲到道路上的碎片会使道路暂时无法通行。

过量的水会导致路基的侵蚀
过量的水会导致路基的侵蚀

自然灾难救援管理

随着时间的推移,交通负荷会降低高速公路的质量,并慢慢降低其提供的服务水平。虽然定期维护和修复对一个健康的道路网络至关重要,但由于标准的道路损坏是渐进式的,因此可以对这些活动进行仔细规划,并提前分配必要的资金。相比之下,自然灾害可以让道路完全无法使用,很少或没有预警。如果一条道路变得无法通行,其对社会的负面影响要比一条有大量裂缝但短期内仍可使用的道路严重得多。除了与瘫痪公路网相关的经济问题,道路在减轻灾害的其他影响方面也至关重要。

因此,及时修复在这类事件中受损或丧失能力的道路至关重要。为此,各级政府制定了公路救灾计划。在许多情况下,这些项目使各机构能够迅速开始恢复工作,之后将获得补偿。在美国,这些项目存在于一些州和联邦一级的DOTs。联邦救济由联邦公路管理局根据联邦援助公路紧急救济方案管理。

联邦救济计划的资金是通过高速公路信托基金获得的,该基金主要由汽油税。这些资金用于维修联邦援助高速公路,包括大多数主要道路。一般而言,任何国家都可以分配高达1亿美元的自然灾害。除了自然灾害之外,还在该计划下涵盖了基础设施的灾难性失败,例如2007年I-35桥梁的2007年崩溃。仍可提供超过此金额的资金,但需要由国会批准。在某些情况下,金融负担由州或当地机构和联邦政府共享。但是,由于立即成本恢复公路交通,联邦政府支付了100%的费用。不同类型的恢复项目的成本崩溃总结在下面的数字中。

恢复重要交通

永久恢复-联邦援助高速公路

永久修复州际公路

海湾海岸飓风

2005年,卡特里娜飓风、丽塔飓风和威尔玛飓风对墨西哥湾沿岸的联邦援助高速公路网络造成了难以置信的破坏。沿海地区的道路遭受了各种各样的灾难。某些地区的道路被彻底冲毁,在某些情况下,风力强到足以抬起桥面,并将其从结构上完全移走。在其他情况下,被水或碎片覆盖的道路在风暴过后仍然无法通行。这些事件在密西西比州和路易斯安那州最为严重,但德克萨斯州、阿拉巴马州和佛罗里达州也受到了影响。总的来说,联邦住房和社会保障局拨付了近30亿美元的资金来帮助这些地区的救灾工作,大大超过了在一年内可以分配给这五个州的5亿美元的理论上限。

被卡特里娜飓风摧毁的美国90号公路大桥鸟瞰图(图片由美国地质调查局提供)
被卡特里娜飓风摧毁的美国90号公路大桥鸟瞰图(图片由美国地质调查局提供)

I-35崩溃

如前所述,另一个值得注意的情况是Minneapolis市中心I-35桥的2007年崩溃。虽然不是由自然灾害引起的,但这种灾难是完全出乎意料的。崩溃后,国家运输安全委员会确定崩溃可能是由于结构工程师的设计错误,以及在桥梁甲板上运行失败的施工人员的额外重量。这座桥是一个重要的运输动脉,在明尼阿波利斯市中心连接两个社区,每天携带14万辆汽车。桥梁的重要性使其成为联邦救济的明确候选人,并由联邦政府提供了3.7亿美元的最终向上。这允许新桥的快速规划和重建,在崩溃后一年多地完成。

资金灾难援助

自1934年以来,联邦拨款用于恢复自然灾害后的公路系统。然而,在该计划开始时,没有额外的资金用于此类支出,各州只被允许使用已经分配给联邦政府的资金。这意味着任何希望用这笔钱进行灾难恢复的州都必须放弃其他计划中的高速公路项目以维持收支平衡。

紧急救济计划于1956年首次获得自己的一组资金。最初,60%的资金来自高速公路信托基金,而剩余的余额来自一般财政部。自1979年以来,自动拨款的整个款项来自HTF,由汽油税支持。今天,该基金从HTF获得了1亿美元的年度授权,任何额外支出必须由国会批准并来自普通基金。这些拨款几乎每年都制定,并且需要将这些请求提出国会导致资金的可用性延迟减轻运输网络。

公路信托基金的限制越来越多,收入越来越少,这意味着今天紧急救济方案的资金主要来自普通基金收入,这使人们对该方案的可持续性产生了疑问。如果没有一个永久性的解决方案,应对下一次卡特里娜规模的灾难的资金将从哪里来是不确定的。

抱最好的希望,做最坏的打算

自然灾害和其他灾难的不可预测性给交通运输机构带来了挑战,也破坏了精心设计的路面管理计划。乐动体育软件最新版通过使用救济项目,各机构可以准备尽快有效地应对不可预见的情况。维持一个健康、稳健的交通网络,除了需要预测道路设计的交通负荷外,还需要预测意外事件。我们的高速公路在危机时期的重要性,使得我们必须设计出经久耐用的高速公路,并计划在任何紧急情况下保持高速公路的运行。

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