彭鵬程

（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院 長(zhǎng)沙市 410007）

前 言

近10 多年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)水能資源的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)入了前所未有的新階段。為了開(kāi)發(fā)水能資源，湖南省在湘、資、沅、澧等幾條流域投資興建了多座徑流式電站，這些水電站為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，但同時(shí)也帶來(lái)了諸如水庫(kù)塌岸和浸沒(méi)等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，部分建筑物因此受到影響和破壞，特別是中下游地區(qū)平原型水庫(kù)尤為如此。

多年來(lái)，先后完成了湖南省境內(nèi)數(shù)十個(gè)中小型水電站的前期勘測(cè)設(shè)計(jì)工作，在這些中小型水利水電工程前期勘察中，由于受到勘察設(shè)計(jì)費(fèi)用和設(shè)計(jì)周期的限制，對(duì)庫(kù)區(qū)浸沒(méi)和塌岸的評(píng)價(jià)基本依靠《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》[1]推薦的常規(guī)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，后期運(yùn)行過(guò)程中情況比較復(fù)雜。我們本次選取了幾個(gè)工程做為樣本，重點(diǎn)對(duì)工程運(yùn)行幾年來(lái)庫(kù)區(qū)發(fā)生的建筑物破壞情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查； 詳細(xì)分析了其破壞特征及規(guī)律，并對(duì)地質(zhì)工程師在庫(kù)區(qū)此類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害中防治的方法和作用進(jìn)行了探討。

1 工程區(qū)內(nèi)建筑物破壞特征及規(guī)律

近幾年來(lái)，我們對(duì)已建成的白竹洲、東坪、浪石灘、株溪口水電站等庫(kù)區(qū)受影響的建筑物進(jìn)行了充分調(diào)查，調(diào)查范圍包含房屋位置、地基持力層、建筑物結(jié)構(gòu)；白竹洲庫(kù)區(qū)共調(diào)查房屋312 棟，其中需拆除的房屋37 棟；東坪庫(kù)區(qū)共調(diào)查房屋251 棟，需拆除的房屋67 棟；浪石灘庫(kù)區(qū)共調(diào)查房子80 棟，其中受浸沒(méi)塌岸影響需拆除房屋18 棟。分別按危險(xiǎn)性級(jí)別進(jìn)行了分類(lèi)，Ⅰ類(lèi)是損毀嚴(yán)重需拆除的房屋，Ⅱ類(lèi)是問(wèn)題嚴(yán)重但暫時(shí)留觀房屋，Ⅲ類(lèi)是有問(wèn)題需留觀的房屋78 棟，Ⅳ類(lèi)無(wú)直接影響。我們根據(jù)房屋位置、地基持力層、建筑物基礎(chǔ)情況及房屋樓層高度和發(fā)展時(shí)間對(duì)上述幾個(gè)電站庫(kù)區(qū)進(jìn)行了歸納分析，結(jié)果見(jiàn)附表。

從附表可以看出，由于浸沒(méi)和塌岸引起的房屋破壞有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）破壞范圍多發(fā)生在近岸地段。統(tǒng)計(jì)表明約71%的破壞發(fā)生在離岸50 m 以?xún)?nèi)，25%發(fā)生在（50～100）m 內(nèi)，超過(guò)100 m 發(fā)生破壞的概率極少；近壩庫(kù)區(qū)段的比例高于庫(kù)尾。

（2）受影響破壞的建筑物，與建筑物本身的基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性較大。一般以2～3 層為主，1 層房屋影響較小，4 層以上房屋本身結(jié)構(gòu)較好，影響較小。壤土、砂壤土、人工填土等地基上的建筑物影響較大，粘土、粉質(zhì)粘土等地基土上的建筑物影響相對(duì)較小。

（3）破壞形式多表現(xiàn)為不均勻沉降引起的房屋基礎(chǔ)或房屋墻體開(kāi)裂、房前地坪開(kāi)裂、部分岸坡垮塌，少見(jiàn)房屋整體垮塌。

（4）破壞一般表現(xiàn)為漸行性發(fā)展，時(shí)間一般發(fā)生在水庫(kù)蓄水后2～5年范圍內(nèi)，在更長(zhǎng)時(shí)間后，變形逐步趨于穩(wěn)定。

2 建筑物破壞成因分析

水庫(kù)蓄水前，地下水位較低、建筑物基礎(chǔ)持力層的含水量較小、土層的有效容重較大、凝聚力和內(nèi)摩擦角較大，地基承載力較大，能夠滿(mǎn)足建筑物對(duì)地基的承載力和變形要求；水庫(kù)蓄水后，隨著河水位的升高，水庫(kù)周邊地下水位壅高，加上土的毛細(xì)管水抬升，部分民房建筑物基礎(chǔ)持力層位于地下水位之下，當(dāng)作用時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，在地下水的作用下，有兩個(gè)方面的影響： 一是由于土的軟化作用導(dǎo)致土的力學(xué)強(qiáng)度降低，地基承載力下降；二是由于土的有效重量減小而導(dǎo)致地基土承載力下降[2]。根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的不同情況，對(duì)房屋的影響有三類(lèi)。當(dāng)房屋為超過(guò)4 層的多層和高層建筑時(shí)，由于基礎(chǔ)多為樁基，其埋置深度較深，所以地下水位的變化對(duì)其地基承載力影響不大；當(dāng)房屋為2～3 層，其基礎(chǔ)埋深一般（1～2）m，，地基承載力受地下水位的抬升而影響較大，特別是當(dāng)基礎(chǔ)為透水性好的壤土?xí)r，隨著地基承載力下降更易導(dǎo)致基礎(chǔ)不均勻沉陷產(chǎn)生房屋開(kāi)裂，當(dāng)?shù)鼗鶠椴煌杆恼承酝習(xí)r，其影響較小；當(dāng)房屋為1層建筑時(shí)，由于其本身結(jié)構(gòu)對(duì)承載力要求較低，其基礎(chǔ)埋深淺，對(duì)地下水位的變化引起的地基承載力下降不敏感，所以一般不會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性破壞，但會(huì)導(dǎo)致房屋地面經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)。這一分析與前述的破壞特點(diǎn)是吻合的。

3 建筑物破壞預(yù)測(cè)及對(duì)策研究

建筑物區(qū)的預(yù)測(cè)是項(xiàng)復(fù)雜和敏感的工作，它關(guān)系到業(yè)主、當(dāng)?shù)卣?kù)區(qū)居民的切身利益，直接關(guān)系到庫(kù)區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。以前對(duì)建筑物區(qū)的前期預(yù)測(cè)基本依靠公式，指出籠統(tǒng)大致的區(qū)域，事實(shí)證明，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，沒(méi)有針對(duì)性。針對(duì)建筑物區(qū)，在前期勘察過(guò)程中應(yīng)對(duì)影響區(qū)內(nèi)的建筑物類(lèi)型、層數(shù)、結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)砌置深度、持力層性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，在此基礎(chǔ)上根據(jù)勘察成果才能進(jìn)行比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)判斷。

水庫(kù)蓄水后，工程運(yùn)行期間的前幾年，我們對(duì)建筑物區(qū)采用逐戶(hù)逐棟上門(mén)調(diào)查的方式，對(duì)影響區(qū)內(nèi)的建筑物按不同的類(lèi)別做了詳細(xì)的調(diào)查，對(duì)問(wèn)題房屋作了詳細(xì)的留觀，并以表格形式做了詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)和分析，具體方法如下：

（1）確定觀測(cè)時(shí)間及間隔。從留觀開(kāi)始實(shí)施起，在每年的汛期前后、洪水期后、大暴雨后、水庫(kù)水位變幅發(fā)生異常后以及發(fā)生其他重大影響情況后均應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)。

（2）確定主要留觀內(nèi)容。對(duì)留觀的房屋，主要監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括：房屋地基基礎(chǔ)的變形、沉降、開(kāi)裂及變化等情況，房屋墻體開(kāi)裂及變化情況，房屋整體變形情況等，臨河房屋還應(yīng)觀測(cè)岸坡沖刷影響變化情況。

對(duì)于受超設(shè)計(jì)洪水影響的，不列入留觀范圍。

（3）確定留觀方式。對(duì)留觀內(nèi)容，要求每一棟房屋設(shè)計(jì)一個(gè)檔案，包括每次監(jiān)測(cè)的內(nèi)容登記表一式四份，照片打印存檔，影像資料存檔。對(duì)墻體開(kāi)裂的，設(shè)置紙條觀測(cè)裂縫變化情況。如條件允許，對(duì)留觀房屋集中區(qū)進(jìn)行地質(zhì)剖面沉降和變形監(jiān)測(cè)。

（4）作出留觀結(jié)論：根據(jù)留觀內(nèi)容，前后監(jiān)測(cè)對(duì)比，業(yè)主、當(dāng)?shù)卣?、村民代表、地質(zhì)工程師一致認(rèn)為屬于危房或需要拆除的，留觀結(jié)束，房屋作拆除處理；四方一致認(rèn)為影響較小，無(wú)需再留觀的，留觀結(jié)束，房屋不作處理；四方一致認(rèn)為需繼續(xù)留觀的，繼續(xù)留觀；兩年留觀期結(jié)束，四方意見(jiàn)不統(tǒng)一的，申請(qǐng)危房鑒定后處理。

在白竹洲水電站庫(kù)區(qū)、東坪水電站庫(kù)區(qū)，通過(guò)完成上述認(rèn)真細(xì)致的調(diào)查，做到了基礎(chǔ)材料扎實(shí)、理論依據(jù)充分、調(diào)查結(jié)果公正；結(jié)論取得業(yè)主、當(dāng)?shù)卣?、?kù)區(qū)居民代表的簽字認(rèn)可，在此基礎(chǔ)上再分類(lèi)提出整治建議。這一方法被證明是行之有效的，具有科學(xué)性、客觀性、實(shí)效性，具有公信力，不但節(jié)約了大量資金，而且極大緩和了庫(kù)區(qū)因房屋破壞而帶來(lái)的社會(huì)矛盾，減少了群體事件的發(fā)生。建議在以后類(lèi)似工程中給予推廣和使用。

受多種因素影響，庫(kù)區(qū)建筑物破壞預(yù)測(cè)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，具有漸進(jìn)性，任何公式的預(yù)測(cè)都有其局限性。所以要特別強(qiáng)調(diào)富有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工程師的現(xiàn)場(chǎng)作用，建議地質(zhì)工程師在工程運(yùn)行后前5年進(jìn)行全程的跟蹤和觀測(cè)，對(duì)重點(diǎn)地段布置觀測(cè)斷面，以便作出更科學(xué)和準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)。

4 結(jié) 語(yǔ)

在徑流式水電站的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，庫(kù)區(qū)會(huì)不同程度地產(chǎn)生由浸沒(méi)和塌岸引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，其中導(dǎo)致的建筑物破壞問(wèn)題非常敏感和復(fù)雜，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)是庫(kù)區(qū)防治工作的重要依據(jù)。以往的工作和結(jié)論往往過(guò)多地強(qiáng)調(diào)和依靠公式計(jì)算，而忽視了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作。在進(jìn)行庫(kù)區(qū)浸沒(méi)、塌岸預(yù)測(cè)時(shí)，經(jīng)驗(yàn)公式具有一定的作用，但有較大的局限性，甚至和實(shí)際情況差異較大，由于這類(lèi)破壞具有漸進(jìn)性特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)地質(zhì)工程師在工程運(yùn)行后一段時(shí)期進(jìn)行全過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察和監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)影響區(qū)問(wèn)題房屋的留觀，會(huì)起到事半功倍的效果，呼吁地質(zhì)工程師在整個(gè)防治過(guò)程應(yīng)發(fā)揮更重要建設(shè)性的作用。

[1] 水利部.水利水電工程地勘察規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[2] 水利部中國(guó)水電工程顧問(wèn)集團(tuán). 水利發(fā)電工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2011.