李世柏

(西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610021)

1 5.12汶川特大地震構(gòu)造背景與極震區(qū)地震烈度

眾多資料表明，5.12汶川8.0級(jí)特大地震發(fā)震構(gòu)造為龍門山斷裂帶。龍門山斷裂帶在大地構(gòu)造上處于龍門山前陸逆沖楔區(qū)內(nèi)，該區(qū)西為松潘—甘孜印支期造山帶，東為揚(yáng)子陸塊。揚(yáng)子陸塊西緣的廣大地域由于與北部勞亞大陸及西部羌塘—昌都陸塊的相互作用而卷入強(qiáng)大的造山事件中，構(gòu)成了松潘—甘孜印支期造山帶的主體。松潘—甘孜造山帶是古特提斯洋開啟和閉合的產(chǎn)物，歸因于揚(yáng)子陸塊向北俯沖于昆侖地塊之下，同時(shí)又向西俯沖于羌塘—昌都陸塊之下的雙向俯沖結(jié)果。區(qū)域大地構(gòu)造及分區(qū)見圖1。

圖1 區(qū)域大地構(gòu)造位置及分區(qū)圖

據(jù)二臺(tái)山變電站工程場(chǎng)地地震安評(píng)報(bào)告，龍門山斷裂帶主要由茂汶—汶川斷裂、北川—映秀斷裂和彭縣—灌縣斷裂等三條斷裂組成，其與龍門山山前隱伏斷裂等四條主干斷裂共同組成龍門山構(gòu)造帶，構(gòu)造帶寬約30km～40km的沖斷帶，顯示右旋逆沖運(yùn)動(dòng)方式，發(fā)育有數(shù)量眾多、大小不一的飛來(lái)峰構(gòu)造。其中茂汶—汶川斷裂的茂汶—草坡段、北川—映秀斷裂北中段、彭縣—灌縣斷裂的都江堰—天全段和茶壩—林庵寺斷裂的石坎子以西段為全新世活動(dòng)段，平武—青川斷裂和茶壩—林庵寺斷裂的石坎子—茶壩段為晚更新世活動(dòng)段，歷史上曾發(fā)生過(guò)數(shù)次6級(jí)左右地震，最大地震為2008年汶川8.0級(jí)地震。龍門山斷裂帶單條斷裂上的滑動(dòng)速率估值在1mm/a左右。

2008年5月12日在汶川發(fā)生的8級(jí)地震，極震區(qū)出現(xiàn)在汶川映秀鎮(zhèn)～平武南壩一線長(zhǎng)約200 km、寬約20km范圍內(nèi)，見圖2。

圖2 5.12汶川8級(jí)地震等烈度線圖

在2008年5月12日的8級(jí)地震中，映秀鎮(zhèn)屬震中地區(qū)，全鎮(zhèn)房屋幾乎全部損毀，其中有80%的房屋完全解體倒塌?？拐鹦阅茌^好的框架結(jié)構(gòu)倒塌破壞嚴(yán)重，主體結(jié)構(gòu)梁柱多斷裂。磚混和磚木結(jié)構(gòu)幾乎倒塌殆盡。周圍山體崩塌滑坡嚴(yán)重，山坡遍體鱗傷，原綠色植被被剃光。人員死傷極其慘重，見圖3。

圖3 北川縣城兩側(cè)山體滑坡

鑒于極震區(qū)出現(xiàn)了大量的人身傷亡、房屋普遍倒塌、建筑大量損毀、大量山體滑坡、地表斷裂等現(xiàn)象，根據(jù)在《中國(guó)地震烈度表》GB/T 17742-1999中地面上人的感覺(jué)、房物震害程度、地表震害現(xiàn)象、水平向地面運(yùn)動(dòng)等烈度判定標(biāo)準(zhǔn)，綜合判定震中烈度為Ⅺ度。

2 斷裂帶沿線變電站震害調(diào)查

2.1 映秀二臺(tái)山220kV變電站

二臺(tái)山變電所位于映秀鎮(zhèn)北東角，場(chǎng)地微地貌單元屬山前河間臺(tái)地，臺(tái)地長(zhǎng)約400m，北寬南窄，平均寬度100m，人工整平高程為920m。臺(tái)地北面與主峰山體相連，西側(cè)為映秀鎮(zhèn)原址和漁子溪河，東側(cè)為岷江，兩條河流在臺(tái)地前緣的延伸地段匯合。

該站址緊鄰龍門山中央斷裂。根據(jù)調(diào)查后側(cè)山體錯(cuò)動(dòng)、映-汶公路錯(cuò)斷點(diǎn)等斷裂跡象推斷，站址與龍門山中央斷裂的距離僅約200m。見圖4。

圖4 二臺(tái)山變地震破壞情況(據(jù)地震安評(píng)報(bào)告，紅色箭頭所示為龍門山中央斷裂帶位置)

站址內(nèi)的主控樓(二層框架結(jié)構(gòu))在地震中一樓倒塌，二樓下坐。站址內(nèi)的構(gòu)架、支架90%倒塌并被擰成麻花狀。站址北面、西面擋墻以及進(jìn)站公路全部被損毀。東面的擋墻北端出現(xiàn)開裂、錯(cuò)位、局部外突和垮塌。站址區(qū)西南面邊坡主要以塌滑為主，在長(zhǎng)達(dá)300m的邊坡上，塌滑比比皆是。北面挖方邊坡主要是擋墻護(hù)坡垮塌。在站址區(qū)內(nèi)原來(lái)的填土區(qū)均發(fā)生了劇烈的沉降，其中最大的沉降量可達(dá)到1.10m以上。見圖5、圖6、圖7。

圖5 二臺(tái)山變?cè)O(shè)備、構(gòu)架被毀

圖6 下側(cè)房屋二層折斷、公路錯(cuò)落

圖7 站址北側(cè)?地表破裂

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)考察，5.12汶川8級(jí)地震的地表破裂距站址北側(cè)通過(guò)，有數(shù)米的垂直和水平的位錯(cuò)。站址東北側(cè)約200m處房屋二層折斷、公路下挫約2m，北側(cè)不足200m處山體地表出現(xiàn)明顯的斷裂、錯(cuò)動(dòng)即是佐證。

根據(jù)場(chǎng)地建筑物和地表破壞等情況，判定該2008年汶川8級(jí)地震對(duì)工程場(chǎng)地的影響烈度最大值為Ⅺ度。

根據(jù)2008年6月11日批準(zhǔn)實(shí)施的《四川、甘肅、陜西部分地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(圖A2)，映秀鎮(zhèn)地震動(dòng)峰值加速度為由圖A1的0.10g 提高到0.20g，對(duì)應(yīng)地震基本烈度由圖A1的VII度提高為Ⅷ度。

根據(jù)5.12地震后提供的工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告，場(chǎng)地50年超越概率10%的地震烈度為8.0度，相應(yīng)的基巖水平峰值加速度值為212cm/sec2，工程場(chǎng)地的地震基本烈度為Ⅷ度。

2.2 擬建平武南壩500kV變電站

5.12汶川地震前剛完成擬建南壩變后坪站址的可研勘測(cè)工作。

在地貌上屬于涪江右岸Ⅲ級(jí)沖洪積臺(tái)地上，出露的地層主要為第四系中上更新統(tǒng)密實(shí)卵石和粘土和寒武系油房溝組板巖。該站址位于南壩鎮(zhèn)西側(cè)，距2008年汶川8.0級(jí)地震地表破裂最近距離約850m。見圖8。

圖8 擬建南壩變站址與活動(dòng)斷裂(據(jù)地震安評(píng)報(bào)告)

地震后我院于2008年7月組織了專業(yè)人員對(duì)站址震后受損情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核：據(jù)調(diào)查，距離后坪站址約300m的南壩鎮(zhèn)80%以上房屋損毀或倒塌，并造成了上千余人死亡或失蹤；沿河公路多處路面斷裂、兩側(cè)山體出現(xiàn)多處山體滑坡。

而位于震中區(qū)域的南壩鎮(zhèn)后坪站址西側(cè)發(fā)育大型崩坡積錐，地震后未發(fā)現(xiàn)坡體變形跡象，僅曾發(fā)生局部的崩塌，自然邊坡整體穩(wěn)定；后坪站址場(chǎng)地及周邊小范圍采空區(qū)，地震后也未發(fā)現(xiàn)地表塌陷現(xiàn)象。震后站址依然穩(wěn)定。緊鄰站址東南側(cè)的南壩中學(xué)樓房雖出現(xiàn)眾多裂縫已成危房，但尚未倒塌，見圖9。

圖9 站址東南側(cè)的南壩中學(xué)樓房已成危房

根據(jù)《四川甘肅陜西部分地區(qū)地震動(dòng)峰加速度區(qū)劃圖》(GB18306-2001圖A2)，本區(qū)域動(dòng)峰值加速度為0.20g，站址區(qū)址地震基本烈度為VIII度。

根據(jù)5.12地震后完成的場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告，南壩變站址未來(lái)50年超越概率為10%的地震烈度值為7.9度，相應(yīng)的基巖水平峰值加速度值為210cm/s2。

因此，本工程場(chǎng)地地震動(dòng)峰加速度由5.12地震前的0.15g提高到震后的0.20g，相應(yīng)的地震基本烈度為由原來(lái)的Ⅶ度提高到VIII度。

2.3 江油市大康、太白等變電站

2008年5月19日西南電力設(shè)計(jì)院等單位組成的專家組赴江油市對(duì)大康220kV變電站，太白、三合、馬角壩等110kV變電站的震害情況進(jìn)行了實(shí)地踏勘調(diào)查。

大康220kV變電站于70年代建成投運(yùn)，該變電站在5.12汶川地震中主控樓扶壁柱、窗間墻損壞極其嚴(yán)重，主控層幾乎喪失抵抗水平地震作用的能力。距離主斷裂帶約12km，地震動(dòng)峰值加速度由震前的0.10g提高到震后的0.15g。

馬角壩110kV變電站震后處于停運(yùn)狀態(tài)。該變電站在5.12汶川地震中主控綜合室中的主控室四周墻壁裂縫開展分布較多，裂縫寬度較寬，損害較嚴(yán)重，須進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)；宿舍樓破損非常嚴(yán)重建議削掉。距離主斷裂帶約20km，地震動(dòng)峰值加速度由震前的0.10g提高到震后的 0.15g。

三合110kV變電站在5.12汶川地震中，主控綜合樓及屋外配電裝置構(gòu)筑物主體結(jié)構(gòu)未見破損，基礎(chǔ)未因地震產(chǎn)生沉降或傾斜，變電站正常運(yùn)行。局部地段發(fā)生冒砂現(xiàn)象，地面出現(xiàn)沉降2cm～4cm。距離主斷裂帶約25km，地震動(dòng)峰值加速度由震前的0.10g提高到震后的 0.15g。

太白110kV變電站在5.12汶川地震中主控綜合樓的主控現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架部分未見承重結(jié)構(gòu)梁柱裂縫及破損；主控綜合樓損害較嚴(yán)重，須進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。距離主斷裂帶約25km，地震動(dòng)峰值加速度由震前的0.10g提高到震后的0.15g。

3 變電站站址安全距離問(wèn)題的思考

斷裂的活動(dòng)性和地震二者是一個(gè)問(wèn)題的兩個(gè)方面?；顒?dòng)斷裂的地面錯(cuò)動(dòng)及伴生的地面變形往往會(huì)直接損害跨斷層修建或建于其鄰近的建筑物，其次是活動(dòng)斷裂往往伴有地震，而強(qiáng)烈地震又會(huì)使建于活動(dòng)斷裂附近的較大范圍內(nèi)的建筑物受到損害。因此，對(duì)可能影響站址穩(wěn)定性的強(qiáng)烈全新活動(dòng)斷裂及發(fā)震斷裂，必須采取避讓措施。

5.12地震后，通過(guò)對(duì)二臺(tái)山、南壩、大康等已建或待建變電站工程場(chǎng)地的調(diào)查和分析，對(duì)其與地震斷裂帶距離、地震震害程度、地震前后地震基本烈度的變化，以及震后對(duì)場(chǎng)地適宜性的重新評(píng)價(jià)，其分析、比較內(nèi)容見表1。

從表1中震害程度欄中可看出：

⑴ 處于極震區(qū)的映秀二臺(tái)山變距離發(fā)震斷裂僅200m，主控樓等建筑物全部倒塌，構(gòu)架、支架90%以上倒塌，整個(gè)變電站已徹底毀壞，實(shí)際地震烈度已達(dá)Ⅺ度，從場(chǎng)地適宜性方面看，完全可以判定為不適宜建站之列；

⑵ 同樣處于極震區(qū)的擬建南壩變，距離斷裂帶較近的南壩鎮(zhèn)大多數(shù)建筑物已倒塌或損毀，實(shí)際地震烈度已達(dá)X～XI度，但距離斷裂帶約850m、相對(duì)較遠(yuǎn)的南壩變站址及其周圍校舍尚未出現(xiàn)房屋倒塌現(xiàn)象，實(shí)際地震烈度約X度，自然邊坡整體穩(wěn)定，地震后站址依然穩(wěn)定，可以判定為適宜建站；

⑶ 江油大康、太白等變電站，由于距離斷裂帶均在10km以上，震害相對(duì)較小，多數(shù)建筑物一般僅出現(xiàn)中等破壞，判定實(shí)際地震烈度約VIII度，判定為適宜建站；

表1 斷裂帶距離與場(chǎng)地適宜性對(duì)比

⑷ 上述場(chǎng)地的實(shí)際地震烈度均大于地震基本烈度值，主要原因是由于5.12汶川地震出現(xiàn)的概率水平已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了地震基本烈度所對(duì)應(yīng)的50年超越概率10%的概率水平，甚至超出罕遇地震即50年超越概率3%的概率水平所導(dǎo)致。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)行《變電所巖土工程勘測(cè)技術(shù)規(guī)程》對(duì)重要變電所與斷裂的安全距離及處理措施作出了規(guī)定：對(duì)強(qiáng)烈活動(dòng)斷裂及發(fā)震斷裂，當(dāng)抗震設(shè)防烈度大于或等于9度時(shí)，宜避開斷裂500m；當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防烈度為8度時(shí)，宜避開斷裂300m，并宜選擇斷裂下盤建設(shè)；中等全新活動(dòng)斷裂微弱全新活動(dòng)斷裂應(yīng)避開斷裂進(jìn)行建設(shè)。

根據(jù)2008年6月11日批準(zhǔn)實(shí)施的《四川、甘肅、陜西部分地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》，二臺(tái)山變和南壩變地震基本烈度均由VII度提高為Ⅷ度。按變電所規(guī)程，對(duì)地震設(shè)防烈度為8度時(shí)，避開斷裂300m以上即可滿足規(guī)程要求。實(shí)際上，二臺(tái)山變和南壩變距離斷裂帶分別為200m和850m，分別判定為不宜建站和適宜建站也是符合此規(guī)定的，但距離斷裂帶約400m的映秀鎮(zhèn)和南壩鎮(zhèn)卻出現(xiàn)了建筑物普遍倒塌或大多數(shù)倒塌的現(xiàn)象，從建站適宜性方面講，400m距離仍然是不夠的。筆者從5.12汶川地震震害事例來(lái)看，認(rèn)為應(yīng)該將現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的300m限值，調(diào)整為800m是必要的。

5.12汶川地震后，國(guó)家電網(wǎng)公司頒布了《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)》，對(duì)變電站站址與斷裂帶之間的安全距離，規(guī)定了“當(dāng)?shù)卣鸹玖叶葹?度時(shí)，宜避開斷裂800m，并宜選擇斷裂下盤建設(shè)”。該規(guī)定與現(xiàn)行《火力發(fā)電廠巖土工程勘測(cè)技術(shù)規(guī)程》中有關(guān)發(fā)電廠站址與斷裂帶之間的安全距離的規(guī)定完全一致，這一方面反映出有關(guān)部門對(duì)變電站(特別是重要的樞紐變電站)重要性和場(chǎng)地安全性的要求已越來(lái)越高，同時(shí)通過(guò)上文的有關(guān)分析，認(rèn)為該規(guī)定從技術(shù)層面上講也是合理的。

[1]GB 5070-2002，變電站巖土工程勘測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]GB 5074-2006，火力發(fā)電廠巖土工程勘測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]GB18306-2001圖A2，四川甘肅陜西部分地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖[S].

[4]二臺(tái)山220kV變電站站址工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告[R].

[5]南壩500kV輸變電新建工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告[R].

[6]國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)[K].