汶川大地震給市政基礎設施建設的啟示

1 汶川大地震使基礎設施損毀慘重

　　2008 年5 月12 日14：28，四川汶川發(fā)生8.0 級大地震，傾刻間汶川、青川、北川、都江堰、綿竹、德陽等地地動山搖，房屋倒塌，橋梁墩倒梁斷，水庫壩裂坡移，山體隆起或滑坡堵塞河道。汶川震中區(qū)及綿竹等附近震區(qū)的基礎設施遭到毀滅性破壞。尤其是途經汶川境內的213、317 國道，以及都江堰至汶川的公路全部中斷，沿線無一完整橋梁，不是橋臺沉陷，就是墩倒梁塌，或是被山體滑坡掩埋；途經震中區(qū)附近的德陽、什邡、綿竹等地的108 國道和210、303 省道也全部中斷。甚至160 km 外的成（都） 灌（縣） 高速公路上的青城大橋也發(fā)生變形；300 km 外的重慶菜園壩大橋引橋橋面也出現5 cm 裂縫。據統計，因汶川大地震導致四川、甘肅、陜西、重慶、云南、湖北19 條高速公路、155 條國省干道公路、4 500 條農村公路受損，公路毀損里程35 000 km，橋梁受損4 840 座，隧道98 座，基礎設施損毀極其慘重。
震驚中外的汶川大地震，波及到北京、陜西、山東、天津、上海、湖北、河南等20 余個省、市、自治區(qū)，甚至港、澳、臺和日本、越南、泰國等東南亞國家也有震感。
　　
　　2 外圍地震對武漢產生的影響

　　自有地震記錄歷史以來，武漢周邊曾發(fā)生4.7 級以上破壞性地震33 次，其中較大的有3 次。公元788 年竹山6.5 級地震；公元856 年咸豐6.25 級地震；1932 年麻城6.0 級地震，震中區(qū)烈度均高達8度。三次地震武漢均有明顯震感。發(fā)生在外省的地震使武漢有震感的有30 多次，尤其這次汶川大地震對武漢造成的強烈震感遠超過唐山、九江、臺灣、陜西等地的地震對武漢的影響，震感烈度達到4 度強。汶川大地震后，武漢市政府有關部門作出了要求全市各有關部門開展安全檢查，重點檢查在建公共建筑和公共設施。市建委按照市政府要求，對全市在建房屋工程和市政道路橋梁工程進行了拉網式安全檢查，重點檢查了在建橋梁、隧道、地鐵、軌道交通等工程，檢查是否存在大地震引起的結構變形，排除因強烈震感對上述工程所造成的安全隱患；市城管局和市城投公司也組織力量對全市運營橋梁進行了安全檢查，重點在橋梁橫向位移、墩臺沉降和橋面變形等。
　　
　　3 武漢應從中外大地震吸取的教訓

　　縱觀中外百年大地震給人類帶來的深重災難，教訓極其深刻。1976 年7 月28 日唐山大地震留下3 條教訓：首先，建筑工程安全應是第一位的。那個年代，唐山建筑大多是預制板建成，預制板直接擱置在承重墻或承重梁柱上，一旦地震，預制板因搖晃而滑落坍塌，以至后來唐山人將預制板叫做“棺材板”；其次，一個城市的“生命線” 十分重要，包括道路、橋梁、電信、供水、廣場等公共設施；再次，城市應該有足夠的廣場綠地，綠地在地震中可以起到及時疏散和隔離作用。2008 年5 月12 日汶川大地震留下的教訓更加深刻：公共設施教學樓設計施工未按《中小學校建筑設計規(guī)范》執(zhí)行，中學教學樓高度不準超過5 層，教學樓屋頂必須由鋼筋混凝土現澆（汶川地震災區(qū)倒塌的教學樓中有5 層以上的教學樓，并且多是預制板樓層）；橋梁等公共設施抗震能力不強，多數橋梁因地震引起梁體滑移而傾覆，或因坍塌梁體撞擊橋墩致其倒塌。1906 年4 月18 日美國舊金山發(fā)生8.3 級大地震，30 s 的地殼震動就毀掉了人們花了數十年時間建造起來的大都市，而且因地震把城市的“生命線” ———供水管道和煤氣管道徹底破壞了，使救援失去了遏制災難的水源，地震后引發(fā)的大火整整燃燒了三天三夜，燒毀了520 個街區(qū)的近3 萬棟樓房，20 萬人無家可歸。1985 年9 月19 日墨西哥西南太平洋海底發(fā)生8.1 級地震，遠離震中區(qū)約370 km的墨西哥城遭到嚴重破壞，700 多幢大樓倒塌，8000 多幢房屋受損，200 多所學校夷為平地，繁華的市區(qū)道路坍塌，多座橋梁毀損，共有35 萬人在地震中死亡。值得一提的是導致許多建筑物倒塌和人員傷亡不是直接來自地震，而是來自鄰近密集建筑的倒塌而殃及池魚。
　　據了解，武漢房屋建筑抗震一般按7 度設防，橋梁、隧道、軌道交通抗震設防等級不等。長江隧道可抗6 級地震；天興洲大橋按抗8 級地震設防；大多數橋梁按地震烈度7 度設防。根據武漢市數字遙測臺網建成后8 a 的監(jiān)測數據表明，武漢地區(qū)3 級（有感地震） 以上地震沒有發(fā)生過，但僅此并不能肯定武漢市今后不發(fā)生3 級以上地震，或者說因橋梁等基礎設施考慮了抗震設防，今后發(fā)生在武漢外圍和外省的地震不會對武漢產生災難性的影響。因此，武漢地區(qū)做好房屋建筑、橋梁、隧道、地鐵、供水、電信等基礎設施的防震抗震防御是非常必要的。
　　1996 年，國家對武漢地區(qū)的防震抗震提出明確要求，并將武漢市列為全國地震監(jiān)測重點防御城市。鑒于武漢市城市地位、經濟社會發(fā)展和所處地震地質構造背景，除了在房屋等公共建筑領域按國家標準和地方規(guī)定進行防震抗震設計和施工并嚴格監(jiān)督執(zhí)行外，在橋梁、地鐵等公共設施領域更應該吸取中外大地震所造成的的悲慘教訓，及時修訂、完善和提高防震抗震標準，對跨江橋梁和隧道等重點設施，甚至超標準設防。
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　　3.1 橋梁、軌道交通工程
　　汶川大地震造成的橋梁損毀，多數是橋面板傾覆或縱向坍塌，橋墩倒塌，橋臺填土沉陷等。因此，橋梁包括軌道交通工程，除結構本身應該滿足設計質量、結構安全和使用安全要求外，在防震抗震方面要嚴格按國家建設工程規(guī)范和地方規(guī)定執(zhí)行：如梁板的擱置長度，橋面板與板之間的橫向連接（T 型梁包括翼板與翼板的連接），橋墩帽梁端部橫向擋塊（設置時） 抗滑移強度，橋墩的防撞能力和抗變形能力，設置支座包括減隔震裝置的有效性，橋臺填土搭板設置等，都要考慮結構防震抗震的特殊性要求，甚至超規(guī)范標準設置和防御。
　　3.2 隧道和地鐵工程
　　汶川大地震造成寶（雞） 成（都） 鐵路109 號隧道損毀慘重，不是進入隧道口山體滑坡堵塞鐵路，就是隧道結構坍塌，造成10 余節(jié)載物車廂被困于隧道內。隧道和地鐵屬隱蔽性設施，一旦受地質地震等自然災害影響，造成的后果不堪設想。除要特別重視其結構本身按設計抗地震烈度要求設防外，還應在隧道和地鐵進出入口兩側，設置防護兩側構筑物因地震或地質災害產生倒塌堵塞通道的設施或隔離帶；結構內的通風孔和疏散通道應與結構本身有良好的整體性和有效性；設置于隧道和地鐵結構物內的防火設施、管線接口應滿足一定變形（柔性接口為宜） 要求，甚至超設計抗地震烈度標準設防，同時，應在結構物內設
置應急備用管線設施和應急供水水源，包括構筑物內的供電設施等。
　　3.3 道路和鐵路工程
　　道路和鐵路是國民經濟的命脈，尤其道路更是城市的經濟命脈和“生命線”?，F階段在通常情況下，道路工程除擋土墻等構筑物外一般未作抗震設防要求，因此，道路設施防震抗震能力較差，稍遇地質和地震災害影響，道路即遭到破壞。此次汶川震中區(qū)域道路遭到毀滅性破壞，給災后及時救援帶來極大難度，甚至延誤救援時間。因此道路工程除確保設施安全營運和擋土墻等構筑物的穩(wěn)定性外，還要考慮道路工程結構的防震抗震要求。對混凝土路面，除橫向設置拉桿外，在板塊中可設置構造鋼筋；對道路下的排水箱涵等構筑物，要充分考慮箱涵蓋板的擱置長度和箱涵側墻與底板的整體性；對處在斜坡上的填方路段道路，既要考慮路段斜坡上端地質條件的穩(wěn)定性，防止坡體的滑移堵塞道路，又要考慮路基與斜坡體連接
的整體性和路基下斜坡體的地質構造，防止或盡量減少道路設施毀損。
　　3.4 在建橋梁等結構工程的臨時支撐安全防護
　　汶川大地震對陜西、北京、天津、上海、武漢、臺灣等地產生的強烈震感，不僅對已建房屋和橋梁等設施產生一定震感影響，而且對在建房屋和橋梁等也產生較強震感。如陜西渭河一在建鐵路箱型結構梁處于臨時支撐狀態(tài)，汶川大地震致其失穩(wěn)，梁體受損；武漢天興洲大橋施工人員在汶川大地震時感到臨時支撐的梁體有輕微晃動。因此，在建橋梁、隧道、軌道交通等結構工程，對其構件和附屬臨時設施的臨時支撐，應按超施工規(guī)范和按抵抗一定地震烈度的要求進行臨時支撐和設防，保障在建橋梁、隧道等結構工程在遭遇地震災害或因外圍地震引起強烈震感特殊情況下的施工安全。
　　3.5 營運橋梁、軌道交通、隧道等工程的安全監(jiān)測
　　橋梁等公共設施的修建時間是短暫的，營運使用時間則是長期（規(guī)定的使用年限） 的，因此，加強橋梁等結構工程監(jiān)測是非常重要的。汶川大地震使四川、甘肅等地共有4 840 座橋梁和98 座隧道受損，其中不少橋梁和隧道是因為功能性設施失效而非直接地震災害引發(fā)的毀損。鑒于此，營運中的橋梁、隧道等結構工程，除了進行常規(guī)性的日常維護和對結構安全使用進行監(jiān)測外，對附屬設施的橋面伸縮體系、支座系統、減隔震裝置、拉索錨固系統等的功能性安全工作狀態(tài)的監(jiān)測顯得更為重要。
　　3.6 橋梁、軌道交通、隧道等結構工程的防震抗震標準
　　縱觀中外百年大地震給人類所造成的災難，人們一定要從廢墟中受到一些領悟。例如：美國加州1933 年發(fā)生的6.3 級大地震中，徹底倒塌的學校達70 所，嚴重受損的學校有120 多所，30 d 之后加州政府就出臺了菲爾德法案，對公立學校的防震規(guī)格作出特別要求。
　　
　　4 結語

　　城市基礎設施與人民群眾生活息息相關。四川汶川大地震造成的悲慘災難，固然是不可抗力因素所致，但城市基礎設施，尤其是橋梁、隧道、供水供電等設施的防震抗震不乏存在先天性不足，也是加劇和延伸這場災難的原因之一。