汶川大地震给市政基础设施建设的启示

1 汶川大地震使基础设施损毁惨重

　　2008 年5 月12 日14：28，四川汶川发生8.0 级大地震，倾刻间汶川、青川、北川、都江堰、绵竹、德阳等地地动山摇，房屋倒塌，桥梁墩倒梁断，水库坝裂坡移，山体隆起或滑坡堵塞河道。汶川震中区及绵竹等附近震区的基础设施遭到毁灭性破坏。尤其是途经汶川境内的213、317 国道，以及都江堰至汶川的公路全部中断，沿线无一完整桥梁，不是桥台沉陷，就是墩倒梁塌，或是被山体滑坡掩埋；途经震中区附近的德阳、什邡、绵竹等地的108 国道和210、303 省道也全部中断。甚至160 km 外的成（都） 灌（县） 高速公路上的青城大桥也发生变形；300 km 外的重庆菜园坝大桥引桥桥面也出现5 cm 裂缝。据统计，因汶川大地震导致四川、甘肃、陕西、重庆、云南、湖北19 条高速公路、155 条国省干道公路、4 500 条农村公路受损，公路毁损里程35 000 km，桥梁受损4 840 座，隧道98 座，基础设施损毁极其惨重。
震惊中外的汶川大地震，波及到北京、陕西、山东、天津、上海、湖北、河南等20 余个省、市、自治区，甚至港、澳、台和日本、越南、泰国等东南亚国家也有震感。
　　
　　2 外围地震对武汉产生的影响

　　自有地震记录历史以来，武汉周边曾发生4.7 级以上破坏性地震33 次，其中较大的有3 次。公元788 年竹山6.5 级地震；公元856 年咸丰6.25 级地震；1932 年麻城6.0 级地震，震中区烈度均高达8度。三次地震武汉均有明显震感。发生在外省的地震使武汉有震感的有30 多次，尤其这次汶川大地震对武汉造成的强烈震感远超过唐山、九江、台湾、陕西等地的地震对武汉的影响，震感烈度达到4 度强。汶川大地震后，武汉市政府有关部门作出了要求全市各有关部门开展安全检查，重点检查在建公共建筑和公共设施。市建委按照市政府要求，对全市在建房屋工程和市政道路桥梁工程进行了拉网式安全检查，重点检查了在建桥梁、隧道、地铁、轨道交通等工程，检查是否存在大地震引起的结构变形，排除因强烈震感对上述工程所造成的安全隐患；市城管局和市城投公司也组织力量对全市运营桥梁进行了安全检查，重点在桥梁横向位移、墩台沉降和桥面变形等。
　　
　　3 武汉应从中外大地震吸取的教训

　　纵观中外百年大地震给人类带来的深重灾难，教训极其深刻。1976 年7 月28 日唐山大地震留下3 条教训：首先，建筑工程安全应是第一位的。那个年代，唐山建筑大多是预制板建成，预制板直接搁置在承重墙或承重梁柱上，一旦地震，预制板因摇晃而滑落坍塌，以至后来唐山人将预制板叫做“棺材板”；其次，一个城市的“生命线” 十分重要，包括道路、桥梁、电信、供水、广场等公共设施；再次，城市应该有足够的广场绿地，绿地在地震中可以起到及时疏散和隔离作用。2008 年5 月12 日汶川大地震留下的教训更加深刻：公共设施教学楼设计施工未按《中小学校建筑设计规范》执行，中学教学楼高度不准超过5 层，教学楼屋顶必须由钢筋混凝土现浇（汶川地震灾区倒塌的教学楼中有5 层以上的教学楼，并且多是预制板楼层）；桥梁等公共设施抗震能力不强，多数桥梁因地震引起梁体滑移而倾覆，或因坍塌梁体撞击桥墩致其倒塌。1906 年4 月18 日美国旧金山发生8.3 级大地震，30 s 的地壳震动就毁掉了人们花了数十年时间建造起来的大都市，而且因地震把城市的“生命线” ———供水管道和煤气管道彻底破坏了，使救援失去了遏制灾难的水源，地震后引发的大火整整燃烧了三天三夜，烧毁了520 个街区的近3 万栋楼房，20 万人无家可归。1985 年9 月19 日墨西哥西南太平洋海底发生8.1 级地震，远离震中区约370 km的墨西哥城遭到严重破坏，700 多幢大楼倒塌，8000 多幢房屋受损，200 多所学校夷为平地，繁华的市区道路坍塌，多座桥梁毁损，共有35 万人在地震中死亡。值得一提的是导致许多建筑物倒塌和人员伤亡不是直接来自地震，而是来自邻近密集建筑的倒塌而殃及池鱼。
　　据了解，武汉房屋建筑抗震一般按7 度设防，桥梁、隧道、轨道交通抗震设防等级不等。长江隧道可抗6 级地震；天兴洲大桥按抗8 级地震设防；大多数桥梁按地震烈度7 度设防。根据武汉市数字遥测台网建成后8 a 的监测数据表明，武汉地区3 级（有感地震） 以上地震没有发生过，但仅此并不能肯定武汉市今后不发生3 级以上地震，或者说因桥梁等基础设施考虑了抗震设防，今后发生在武汉外围和外省的地震不会对武汉产生灾难性的影响。因此，武汉地区做好房屋建筑、桥梁、隧道、地铁、供水、电信等基础设施的防震抗震防御是非常必要的。
　　1996 年，国家对武汉地区的防震抗震提出明确要求，并将武汉市列为全国地震监测重点防御城市。鉴于武汉市城市地位、经济社会发展和所处地震地质构造背景，除了在房屋等公共建筑领域按国家标准和地方规定进行防震抗震设计和施工并严格监督执行外，在桥梁、地铁等公共设施领域更应该吸取中外大地震所造成的的悲惨教训，及时修订、完善和提高防震抗震标准，对跨江桥梁和隧道等重点设施，甚至超标准设防。
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　　3.1 桥梁、轨道交通工程
　　汶川大地震造成的桥梁损毁，多数是桥面板倾覆或纵向坍塌，桥墩倒塌，桥台填土沉陷等。因此，桥梁包括轨道交通工程，除结构本身应该满足设计质量、结构安全和使用安全要求外，在防震抗震方面要严格按国家建设工程规范和地方规定执行：如梁板的搁置长度，桥面板与板之间的横向连接（T 型梁包括翼板与翼板的连接），桥墩帽梁端部横向挡块（设置时） 抗滑移强度，桥墩的防撞能力和抗变形能力，设置支座包括减隔震装置的有效性，桥台填土搭板设置等，都要考虑结构防震抗震的特殊性要求，甚至超规范标准设置和防御。
　　3.2 隧道和地铁工程
　　汶川大地震造成宝（鸡） 成（都） 铁路109 号隧道损毁惨重，不是进入隧道口山体滑坡堵塞铁路，就是隧道结构坍塌，造成10 余节载物车厢被困于隧道内。隧道和地铁属隐蔽性设施，一旦受地质地震等自然灾害影响，造成的后果不堪设想。除要特别重视其结构本身按设计抗地震烈度要求设防外，还应在隧道和地铁进出入口两侧，设置防护两侧构筑物因地震或地质灾害产生倒塌堵塞通道的设施或隔离带；结构内的通风孔和疏散通道应与结构本身有良好的整体性和有效性；设置于隧道和地铁结构物内的防火设施、管线接口应满足一定变形（柔性接口为宜） 要求，甚至超设计抗地震烈度标准设防，同时，应在结构物内设
置应急备用管线设施和应急供水水源，包括构筑物内的供电设施等。
　　3.3 道路和铁路工程
　　道路和铁路是国民经济的命脉，尤其道路更是城市的经济命脉和“生命线”。现阶段在通常情况下，道路工程除挡土墙等构筑物外一般未作抗震设防要求，因此，道路设施防震抗震能力较差，稍遇地质和地震灾害影响，道路即遭到破坏。此次汶川震中区域道路遭到毁灭性破坏，给灾后及时救援带来极大难度，甚至延误救援时间。因此道路工程除确保设施安全营运和挡土墙等构筑物的稳定性外，还要考虑道路工程结构的防震抗震要求。对混凝土路面，除横向设置拉杆外，在板块中可设置构造钢筋；对道路下的排水箱涵等构筑物，要充分考虑箱涵盖板的搁置长度和箱涵侧墙与底板的整体性；对处在斜坡上的填方路段道路，既要考虑路段斜坡上端地质条件的稳定性，防止坡体的滑移堵塞道路，又要考虑路基与斜坡体连接
的整体性和路基下斜坡体的地质构造，防止或尽量减少道路设施毁损。
　　3.4 在建桥梁等结构工程的临时支撑安全防护
　　汶川大地震对陕西、北京、天津、上海、武汉、台湾等地产生的强烈震感，不仅对已建房屋和桥梁等设施产生一定震感影响，而且对在建房屋和桥梁等也产生较强震感。如陕西渭河一在建铁路箱型结构梁处于临时支撑状态，汶川大地震致其失稳，梁体受损；武汉天兴洲大桥施工人员在汶川大地震时感到临时支撑的梁体有轻微晃动。因此，在建桥梁、隧道、轨道交通等结构工程，对其构件和附属临时设施的临时支撑，应按超施工规范和按抵抗一定地震烈度的要求进行临时支撑和设防，保障在建桥梁、隧道等结构工程在遭遇地震灾害或因外围地震引起强烈震感特殊情况下的施工安全。
　　3.5 营运桥梁、轨道交通、隧道等工程的安全监测
　　桥梁等公共设施的修建时间是短暂的，营运使用时间则是长期（规定的使用年限） 的，因此，加强桥梁等结构工程监测是非常重要的。汶川大地震使四川、甘肃等地共有4 840 座桥梁和98 座隧道受损，其中不少桥梁和隧道是因为功能性设施失效而非直接地震灾害引发的毁损。鉴于此，营运中的桥梁、隧道等结构工程，除了进行常规性的日常维护和对结构安全使用进行监测外，对附属设施的桥面伸缩体系、支座系统、减隔震装置、拉索锚固系统等的功能性安全工作状态的监测显得更为重要。
　　3.6 桥梁、轨道交通、隧道等结构工程的防震抗震标准
　　纵观中外百年大地震给人类所造成的灾难，人们一定要从废墟中受到一些领悟。例如：美国加州1933 年发生的6.3 级大地震中，彻底倒塌的学校达70 所，严重受损的学校有120 多所，30 d 之后加州政府就出台了菲尔德法案，对公立学校的防震规格作出特别要求。
　　
　　4 结语

　　城市基础设施与人民群众生活息息相关。四川汶川大地震造成的悲惨灾难，固然是不可抗力因素所致，但城市基础设施，尤其是桥梁、隧道、供水供电等设施的防震抗震不乏存在先天性不足，也是加剧和延伸这场灾难的原因之一。