都江堰平原灌区跨河建筑物水毁成因及应对措施

2012-04-14汤传波李国贤

四川水利 2012年1期

汤传波，李国贤，冯瑜

(四川省都江堰外江管理处，四川崇州，611230)

都江堰平原灌区河流的河床物质普遍为砂砾石地质结构，砂砾石层厚度大，河床横断面高低不平、高差悬殊大，水流主槽摆动不定，属游离性河床;跨河建筑物多属灌区河流上的水利工程、交通工程等。水利工程(主要是闸、坝、涵洞、倒虹管工程等)大部分建设于上个世纪中后期，少数为最近几年建设，其基础基本上放在砂砾石的稍密层或中密层上，埋置深度都不大。近年来，特别是2008年5月12日汶川特大地震以来，跨河建筑物受洪水袭击后险情频仍，成为重大安全隐患，有的甚至造成重大安全事故。笔者根据多年从事工程管理、河道管理、设计管理的经验，分析了跨河建筑物的水毁成因，并提出应对措施，本文介绍如下。

1 跨河建筑物的主要分类及险情状况

1.1 水利工程类建筑物

建筑物主要包括闸、坝、涵洞、倒虹管、渡槽及排水管道工程等。险情状况包括:①堤防发生险情或垮塌后导致建筑物裂缝甚至部分破坏;②建筑物基础裸露;③建筑物基础悬空后引起建筑物自身裂缝、部分破坏或全部破坏。

1.2 交通类建筑物

建筑物主要包括铁路桥梁、公路桥梁工程等。险情状况包括:①桥墩基础裸露或基础悬空后桥墩下沉;②桥墩埋置深度不够导致不均匀沉降，使桥梁存在严重安全隐患甚至垮塌。

1.3 其它类建筑物

建筑物主要包括油(气)管道、通信管道、输供电管道工程等。险情状况为管道及其保护性建筑裸露于河床，严重的甚至高于河床几米。

2 建筑物水毁成因

2.1 地震后遗症逐渐显现

“5.12”汶川特大地震虽然未使建筑物遭受大的破坏，但建筑物产生的细小裂缝以及混凝土在地震波的作用下所产生的内部损伤(用一般的观测手段无法发现)，已使其整体性受损、混凝土强度降低，在工程运行一定时间后就发展成重大安全隐患，甚至造成重大安全事故。

2.2 洪水频繁发生

全球性极端气候引起暴雨频频出现，川西平原及其周边地区也不例外，局部强降雨引发的洪水，时常超出建筑物的设计洪水甚至校核洪水，且洪水历时长，有些河流近年来年年发生大洪水，甚至一年发生几次大洪水，从而导致建筑物的疲劳强度减弱。

2.3 河床急剧下降

由于社会经济发展迅速，建筑砂石用料剧增，河道砂石盗采和超限开采，引起河床急剧下降。加之河流上游“天保工程”效果显现与其他拦河建筑物增多，中下游河流的推移质补充量减少，这“一多一少”引起河床下降且下降幅度逐渐增大。在有的河流上，这种下降幅度尤为突出，导致某些跨河建筑物(特别是部分水利工程和交通桥梁)还未受设计标准洪水袭击就出现基础裸露、悬空，甚至失稳破坏。

2.4 设计工况与运行工况发生较大变化

由于建筑物下游河床急剧下降，上下游水位差增加，洪水对建筑物下游河床的冲刷加剧，导致原有设计工况满足不了现状运行工况，存在极大的运行安全隐患。这种情况水利工程尤显突出，特别是建筑物(闸、坝、涵洞工程等)末端齿墙的功能减弱甚至丧失，从而使建筑物基础下的砂砾石被淘刷，建筑物基础悬空，主体建筑物出现重大险情甚至被破坏。如果建筑物长期在洪水过程中运行，其破坏更为迅速。

2.5 管理维护经费严重不足

由于资金短缺，建筑物的小隐患得不到及时处置或处置不彻底，使险情逐年扩大，小患积累成大患，以至建筑物失事。

3 应对措施

3.1 完善立法

社会经济的发展和以人为本的理念对跨河建筑物的安全保护提出了更高要求，特别是水利工程、交通工程，一旦发生重大安全事故，将带来不可估量的重大社会影响和经济损失，因此需要从法律法规上科学确定对跨河建筑物的保护。现状河势的急剧变化，使得原有法律法规规定的跨河建筑物的保护范围已远不能满足实际保护的需要，因此必须重新修订明确各类跨河建筑物的保护范围、保护措施及相应处罚办法等。

3.2 控制河床下切，维护河势相对稳定

3.2.1 政府统筹规划，科学分析区域社会经济发展对砂石资源的用量需求，合理规划砂石资源的来源地。在一定区域内以河道采砂为主满足社会经济发展对砂石资源的用量需求是不可能的，建设不进行也是不现实的，这就需要政府牵头做出统筹规划、长远规划和综合规划，妥善处理好建设需求与资源和资源产地之间的矛盾。

3.2.2 严格控制砂石出让价格和市场销售价格。控制好这两个价格，防止形成暴利行业。用价格手段既可以减少盗采与合法采砂的超限问题，又让合法采砂者有一定的利润空间。合理确定砂石出让价格，砂石出让价格并不是越高越好，对超限采砂部分确定较高的价格，让合法采砂者不致于超限开采，用行政手段控制市场销售价格。

3.2.3 实行严格的河道采砂审批许可制度

首先要科学进行河道采砂规划。结合水利发展、资源的再生利用、环境保护、第三方利益的影响程度和社会经济的可持续发展，综合制定河道采砂规划。根据采砂规划和年度实施方案，实行最严格的河道采砂审批制度;特别是，年度实施方案要侧重考虑一定时间的河势相对稳定，让河道有休养生息的时间。在有的河道上，可以根据实际情况在一段时间内颁布禁采令。

3.2.4 实行严格的采砂监管制度.一些地方重批轻管，实际实施方案与审批方案出入很大，超限开采严重，使得审批方案的河床边界条件和实际运行边界条件发生重大变化，造成跨河工程、堤防工程冲刷严重，遭受重创。河道主管机关和工程管理单位应加强日常管理，互通信息，形成责任明确、有序管理的良好局面。

3.2.5 有效的执法是关键。盗采、超限开采是河道采砂管理的常见问题和难题，要下大决心、花大力气对盗采和超限开采加大执法力度和处罚力度，使合法采砂者不愿超限开采、盗采者不敢盗采。严格执法必须以政府为主导，打破条块分割界限，整合一切可用的执法力量，形成高压的执法态势，从制度上、经费上保障执法的有效性。同时在执法的快捷、装备、队伍素质的提高等方面也必须加大力度。

3.3 加大资金投入力度，确保社会稳定

在水利建设方面，以“中央一号文件”为契机，全国上下将迎来水利大建设、大发展的又一轮春天。各级加大对水利建设的投入，针对目前重点水利工程存在的问题，特别是跨河建筑物(包括重点枢纽建筑物)存在的病险问题，要加大整治力度，确保防汛安全、粮食安全和社会稳定。

3.4 开展建筑物的安全复核和质量检测

建筑物经历地震和河床急剧下降后，存在的安全问题和质量问题，要组织专业机构进行安全复核和质量检测，准确掌握建筑物存在的安全隐患，以便采取应对措施。

3.5 工程勘测设计方面的措施

这里主要以水利工程的闸、坝、涵洞、倒虹管等为对象，提出采取的措施。针对河流推移质来得少去得多的特点，建筑物下游河床高程已经大幅度下降并还存在继续下降的可能性，选择技术、经济、安全都可行的方案和措施尤为重要。

3.5.1 地质勘测工作。在建筑物范围内以及建筑物下游一定范围内，地质勘测务求按规范进行，确保地质资料的真实、可靠。

3.5.2 地形测量工作。建筑物以上回水范围的地形测量，建筑物以下2km以上(若遇有大面积深坑，则要增加测量长度)的地形测量，特别是河流低槽高程、深坑的大小和深度，务必真实、可靠。

3.5.3 消能设施的选择。可在跌坎消能和消力池消能两种方案中选其一，重点是进行经济性比较。

3.5.4 最大冲坑的计算。应以地质资料中最不利的参数进行计算，有条件时最好以水工模型所确定的参数进行计算。

3.5.5 设置深齿墙。用深齿墙来阻断建筑物的基础被掏空，深齿墙要在最大冲坑以下一定深度，并尽可能取大值。

3.5.6 合理选取下游河床高程作为跨河建筑物和堤防设计的高程至关重要。考虑到游离性河床的特性，以选取水流主槽的最低高程作为下游河床的高程为最佳。主槽的最低高程，应以建筑物下游1km以上甚至更远距离的河床高程实测值来加以分析、计算确定，特别要注意认真分析河床深坑对河床高程的隐形影响。同时，对河床未来的下切速度和幅度，要根据采砂状况和砂石补充状况等因素进行综合分析和论证。

3.5.7 建筑物末端可设置具有耐冲性物体。以大体积混凝土四面体或六面体效果最好，可减轻对河床的冲击力，减小河床冲坑深度。混凝土四面体或六面体的大小，要以不被校核洪水冲走为前提来计算。