都江堰平原灌區跨河建筑物水毀成因及應對措施

湯傳波，李國賢，馮 瑜

(四川省都江堰外江管理處，四川崇州，611230)

都江堰平原灌區河流的河床物質普遍為砂礫石地質結構，砂礫石層厚度大，河床橫斷面高低不平、高差懸殊大，水流主槽擺動不定，屬游離性河床;跨河建筑物多屬灌區河流上的水利工程、交通工程等。水利工程(主要是閘、壩、涵洞、倒虹管工程等)大部分建設于上個世紀中后期，少數為最近幾年建設，其基礎基本上放在砂礫石的稍密層或中密層上，埋置深度都不大。近年來，特別是2008年5月12日汶川特大地震以來，跨河建筑物受洪水襲擊后險情頻仍，成為重大安全隱患，有的甚至造成重大安全事故。筆者根據多年從事工程管理、河道管理、設計管理的經驗，分析了跨河建筑物的水毀成因，并提出應對措施，本文介紹如下。

1 跨河建筑物的主要分類及險情狀況

1.1 水利工程類建筑物

建筑物主要包括閘、壩、涵洞、倒虹管、渡槽及排水管道工程等。險情狀況包括:①堤防發生險情或垮塌后導致建筑物裂縫甚至部分破壞;②建筑物基礎裸露;③建筑物基礎懸空后引起建筑物自身裂縫、部分破壞或全部破壞。

1.2 交通類建筑物

建筑物主要包括鐵路橋梁、公路橋梁工程等。險情狀況包括:①橋墩基礎裸露或基礎懸空后橋墩下沉;②橋墩埋置深度不夠導致不均勻沉降，使橋梁存在嚴重安全隱患甚至垮塌。

1.3 其它類建筑物

建筑物主要包括油(氣)管道、通信管道、輸供電管道工程等。險情狀況為管道及其保護性建筑裸露于河床，嚴重的甚至高于河床幾米。

2 建筑物水毀成因

2.1 地震后遺癥逐漸顯現

“5.12”汶川特大地震雖然未使建筑物遭受大的破壞，但建筑物產生的細小裂縫以及混凝土在地震波的作用下所產生的內部損傷(用一般的觀測手段無法發現)，已使其整體性受損、混凝土強度降低，在工程運行一定時間后就發展成重大安全隱患，甚至造成重大安全事故。

2.2 洪水頻繁發生

全球性極端氣候引起暴雨頻頻出現，川西平原及其周邊地區也不例外，局部強降雨引發的洪水，時常超出建筑物的設計洪水甚至校核洪水，且洪水歷時長，有些河流近年來年年發生大洪水，甚至一年發生幾次大洪水，從而導致建筑物的疲勞強度減弱。

2.3 河床急劇下降

由于社會經濟發展迅速，建筑砂石用料劇增，河道砂石盜采和超限開采，引起河床急劇下降。加之河流上游“天保工程”效果顯現與其他攔河建筑物增多，中下游河流的推移質補充量減少，這“一多一少”引起河床下降且下降幅度逐漸增大。在有的河流上，這種下降幅度尤為突出，導致某些跨河建筑物(特別是部分水利工程和交通橋梁)還未受設計標準洪水襲擊就出現基礎裸露、懸空，甚至失穩破壞。

2.4 設計工況與運行工況發生較大變化

由于建筑物下游河床急劇下降，上下游水位差增加，洪水對建筑物下游河床的沖刷加劇，導致原有設計工況滿足不了現狀運行工況，存在極大的運行安全隱患。這種情況水利工程尤顯突出，特別是建筑物(閘、壩、涵洞工程等)末端齒墻的功能減弱甚至喪失，從而使建筑物基礎下的砂礫石被淘刷，建筑物基礎懸空，主體建筑物出現重大險情甚至被破壞。如果建筑物長期在洪水過程中運行，其破壞更為迅速。

2.5 管理維護經費嚴重不足

由于資金短缺，建筑物的小隱患得不到及時處置或處置不徹底，使險情逐年擴大，小患積累成大患，以至建筑物失事。

3 應對措施

3.1 完善立法

社會經濟的發展和以人為本的理念對跨河建筑物的安全保護提出了更高要求，特別是水利工程、交通工程，一旦發生重大安全事故，將帶來不可估量的重大社會影響和經濟損失，因此需要從法律法規上科學確定對跨河建筑物的保護。現狀河勢的急劇變化，使得原有法律法規規定的跨河建筑物的保護范圍已遠不能滿足實際保護的需要，因此必須重新修訂明確各類跨河建筑物的保護范圍、保護措施及相應處罰辦法等。

3.2 控制河床下切，維護河勢相對穩定

3.2.1 政府統籌規劃，科學分析區域社會經濟發展對砂石資源的用量需求，合理規劃砂石資源的來源地。在一定區域內以河道采砂為主滿足社會經濟發展對砂石資源的用量需求是不可能的，建設不進行也是不現實的，這就需要政府牽頭做出統籌規劃、長遠規劃和綜合規劃，妥善處理好建設需求與資源和資源產地之間的矛盾。

3.2.2 嚴格控制砂石出讓價格和市場銷售價格。控制好這兩個價格，防止形成暴利行業。用價格手段既可以減少盜采與合法采砂的超限問題，又讓合法采砂者有一定的利潤空間。合理確定砂石出讓價格，砂石出讓價格并不是越高越好，對超限采砂部分確定較高的價格，讓合法采砂者不致于超限開采，用行政手段控制市場銷售價格。

3.2.3 實行嚴格的河道采砂審批許可制度

首先要科學進行河道采砂規劃。結合水利發展、資源的再生利用、環境保護、第三方利益的影響程度和社會經濟的可持續發展，綜合制定河道采砂規劃。根據采砂規劃和年度實施方案，實行最嚴格的河道采砂審批制度;特別是，年度實施方案要側重考慮一定時間的河勢相對穩定，讓河道有休養生息的時間。在有的河道上，可以根據實際情況在一段時間內頒布禁采令。

3.2.4 實行嚴格的采砂監管制度.一些地方重批輕管，實際實施方案與審批方案出入很大，超限開采嚴重，使得審批方案的河床邊界條件和實際運行邊界條件發生重大變化，造成跨河工程、堤防工程沖刷嚴重，遭受重創。河道主管機關和工程管理單位應加強日常管理，互通信息，形成責任明確、有序管理的良好局面。

3.2.5 有效的執法是關鍵。盜采、超限開采是河道采砂管理的常見問題和難題，要下大決心、花大力氣對盜采和超限開采加大執法力度和處罰力度，使合法采砂者不愿超限開采、盜采者不敢盜采。嚴格執法必須以政府為主導，打破條塊分割界限，整合一切可用的執法力量，形成高壓的執法態勢，從制度上、經費上保障執法的有效性。同時在執法的快捷、裝備、隊伍素質的提高等方面也必須加大力度。

3.3 加大資金投入力度，確保社會穩定

在水利建設方面，以“中央一號文件”為契機，全國上下將迎來水利大建設、大發展的又一輪春天。各級加大對水利建設的投入，針對目前重點水利工程存在的問題，特別是跨河建筑物(包括重點樞紐建筑物)存在的病險問題，要加大整治力度，確保防汛安全、糧食安全和社會穩定。

3.4 開展建筑物的安全復核和質量檢測

建筑物經歷地震和河床急劇下降后，存在的安全問題和質量問題，要組織專業機構進行安全復核和質量檢測，準確掌握建筑物存在的安全隱患，以便采取應對措施。

3.5 工程勘測設計方面的措施

這里主要以水利工程的閘、壩、涵洞、倒虹管等為對象，提出采取的措施。針對河流推移質來得少去得多的特點，建筑物下游河床高程已經大幅度下降并還存在繼續下降的可能性，選擇技術、經濟、安全都可行的方案和措施尤為重要。

3.5.1 地質勘測工作。在建筑物范圍內以及建筑物下游一定范圍內，地質勘測務求按規范進行，確保地質資料的真實、可靠。

3.5.2 地形測量工作。建筑物以上回水范圍的地形測量，建筑物以下2km以上(若遇有大面積深坑，則要增加測量長度)的地形測量，特別是河流低槽高程、深坑的大小和深度，務必真實、可靠。

3.5.3 消能設施的選擇。可在跌坎消能和消力池消能兩種方案中選其一，重點是進行經濟性比較。

3.5.4 最大沖坑的計算。應以地質資料中最不利的參數進行計算，有條件時最好以水工模型所確定的參數進行計算。

3.5.5 設置深齒墻。用深齒墻來阻斷建筑物的基礎被掏空，深齒墻要在最大沖坑以下一定深度，并盡可能取大值。

3.5.6 合理選取下游河床高程作為跨河建筑物和堤防設計的高程至關重要。考慮到游離性河床的特性，以選取水流主槽的最低高程作為下游河床的高程為最佳。主槽的最低高程，應以建筑物下游1km以上甚至更遠距離的河床高程實測值來加以分析、計算確定，特別要注意認真分析河床深坑對河床高程的隱形影響。同時，對河床未來的下切速度和幅度，要根據采砂狀況和砂石補充狀況等因素進行綜合分析和論證。

3.5.7 建筑物末端可設置具有耐沖性物體。以大體積混凝土四面體或六面體效果最好，可減輕對河床的沖擊力，減小河床沖坑深度。混凝土四面體或六面體的大小，要以不被校核洪水沖走為前提來計算。

3.6 工程管理措施

根據目前河勢狀況的急劇變化，各級水行政主管部門和工程管理單位必須進一步加大管理力度，形成合力，創新管理模式，對河流、社會跨河工程及病險工程，加強檢查觀測，發現問題及時處置，以確保社會穩定和工程安全。