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土木工程灾害防御与策略研究
摘要:土木工程是人类文明的重要载体,往往也是众多灾害的温床。土木工程灾害的出现,严重危及人们的生命和财产安全,所以土木工程灾害的防御一直是当今的研究重点。本文对土木工程灾害进行概述和分类,分析灾害的具体原因,探讨土木工程灾害的防御措施,强调了只有通过土木工程方法,人类才能减轻和防御包括许多自然灾害在内的各种土木工程灾害。
关键字:灾害;土木工程;抗灾;防御措施
地震、台风、洪涝灾害、泥石流等自然灾害的出现,往往对土木工程造成一定程度的破坏,进而造成人员伤亡与财产损失。随着经济的发展与城市化水平的提高,工业事故、交通事故、城市噪声等城市灾害也会对土木工程造成影响,新的灾害源正在不断地增加,致灾隐患越来越多。因此,我们要厘清灾害类型及其特点,对可控因素和不可控因素做出科学分析,快速找出有效的防御措施,逐渐提高土木工程的抗灾能力。
一、土木工程灾害的概述
灾害是指由自然变异或人为因素引起的对人类的生命、财产和生存环境造成破坏性影响事物的总称。灾害的产生,往往都是致灾体和承灾体相互作用的结果。若承灾体没有抵抗能力或抵抗能力较小时,就容易发生灾害;反之则灾害将会大大减弱甚至不会发生。
土木工程灾害指由土木工程原因导致工程失稳、失效而引发的灾害。土木工程由于其本身的弱点,在各种外因下导致工程失效,进而演变成更严重的致灾体,使人类经济、财产以及人生安全都受到了威胁,从而引发各种各样的灾害。
二、土木工程灾害的分类
土木工程灾害由其引发外因的角度可以分为自然因素造成的和人为因素造成的。自然灾害指某些地质运动或自然界的物质改变而导致的灾害,包括气象灾害、地质灾害以及次生灾害。例如,强风作用下输电塔被破坏,导致供电中断,造成巨大经济损失;强地震作用下房屋瞬间倒塌,导致家破人亡;2008 年我国南方出现极端严重的冰雪天气,导致厂房倒塌、人员伤亡。而人为因素造成的土木工程灾害更为普遍,主要分为三个方面:一是技术原因造成,如核爆炸、化学用品爆炸等;二是过失行为造成,如交通事故、煤气爆炸、火灾等,三是恶意行为造成,如战争、恐怖袭击等。
三、产生土木工程灾害的原因
不管是自然因素还是人为因素导致的土木工程灾害,都可归结为土木工程抗灾能力不足引起的,具体原因如下。
(一)建设选址不恰当
建筑体的选址是影响土木工程最直接的因素,如果不能结合建筑体特点和建造需求进行合理的选址,存在的隐患会对土木工程带来最直接的灾害。在2008 年汶川地震中,北川县的死亡和失踪人数约占汶川地震总数的 20%,深究其因发现北川县城是潜在的滑坡与泥石流的高发地区,是典型的不利于进行工程建设的场地。因此在建设初期应当充分考虑,避开高危场地。
(二)设防标准不科学
较高的防灾水准是提高工程防御灾害能力的有效手段。1967 年的唐山地震中建筑物几乎全部坍塌,根本原因是建设者对该地区地震程度的误判,建筑物基本不抗震,造成严重的生命财产损失。2010 年造成十万人死亡的海地地震,震中太子港同样是一座未进行抗震设防的城市。由此可见,一旦建筑体的设防能力不足,很有可能缺失对各种自然灾害及潜在问题的抵御能力,土木工程灾害也更容易发生。
(三)前期设计不合理
高水平的工程设计既要建立适当的设防标准,还要具备有较强承载灾害能力的合理设计。2012年哈尔滨市阳明滩一辆大车在匝道桥侧翻的事故中,虽然大车严重超载是诱发因素,但桥梁整体抗侧翻能力不足是导致事故发生的直接原因。汶川地震中大量钢筋混凝土框架结构发生底部薄弱层破坏,再次引起了对柔弱底层结构的抗震能力和框架结构“强柱弱梁”机制的重视。
(四)施工过程把控不严格
土木工程建设既要有合适的选址和合理的设计,到了建设过程,同样需要制定精确的施工计划、严格的施工准则及全方面的质量监控。工程现场管理混乱和建设过程的违规施工,同样会导致工程事故的发生。例如目前建筑市场普遍存在违法分包转包的现象,导致施工现场管理混乱,分包单位为了节省成本在施工过程偷工减料,这些都为潜在的工程灾害问题埋下祸根。
(五)维护管理不重视
土木工程建筑在投入运营使用阶段,正确的使用方式及必要的检修和维护非常重要,往往能延长建筑体的使用寿命,降低土木工程灾害发生的概率。2007年发生在广东省西江干流下游的九江大桥遭运沙船撞击发生垮塌事件,事故调查结果发现桥梁本身的设计和施工不存在质量问题,事故发生的主要原因为运沙船违规操作驶入非主航道。
四、土木工程灾害防御措施探索
土木工程灾害的成因是复杂而多方面的,而无论是哪种原因导致,只能通过土木工程方法来减轻和防御。
(一)了解灾害性载荷下土木工程的响应特征
自然灾害的发生往往无法避免且破坏性极强。为了更好地减小自然灾害对建筑物的影响,首先要研究灾害性载荷的特点,根据量化指标和分布特征,合理定义危险级别并进行区域划分:其次是了解土木工程灾害的响应特征,借助物理模型与灾害性载荷的数值模拟,研究土木工程在灾害性载荷作用下的响应机制,对不同情况下土木工程的破坏机理进行定性、定量的描述;最后是建立不同情况下的结构抗灾设计标准,根据灾害性载荷的危险级别及结构的响应机制特点,建立不同区域与等级下的抗灾设计标准。
(二)强化结构抗灾能力设计
建筑设计人员必须具备判断灾害程度的能力,在进行土木工程建设之前对场地进行科学细致的考察,充分考虑可能的潜在危险因素,在设计方案上做出相应的抗灾设计,提出具有可操作性的防御灾害的对策,进而制定出严密的操作流程,使管理者和施工人员在进行操作室有章可循,严格按照规范施工,减少失误。
(三)建立结构损伤监测系统
对于地质较差的区域和重大的土木工程结构,如水坝、桥梁、高层建筑等,有时会因不可抗力的自然因素或服役时间过长,不可避免的出现一些损伤,严重时可能会引发土木工程灾害,实时的监测手段和科学的检测系统至关重要。我国的结构损伤监测技术虽起步较晚,但进步很快,随着时代的发展不断改进方式方法,如红外热像监测技术、电阻应变片法应用、超声检测法应用、振动法应用及近几年新兴的云纹法等,都为结构损伤监测系统的建立起到积极的促进作用。
(四)做好灾后原因分析和工程修复工作
即使做好防御措施,有些灾害仍无法避免,此时,灾后的原因分析和工程修复工作也是极其必要的。通过分析产生土木工程灾害的外因,针对自然灾害,准确分析引发灾害的自然现象,造成土木工程失效的直接原因,不断完善土木工程灾害分析标准及抗灾能力设计。针对人为灾害,明确实际技术事故、故障、行为等内容,加强对土木工程恶意灾害内容的有效分析,不断调整技术操作方案,从源头上减少灾害发生的可能性。此外,还要做好后续维修和完善工作,建立相应的保障机制,以避免发生二次灾害。
结束语:
土木工程灾害严重威胁着人民的生命和财产安全。也许有些自然灾害是无法规避的,但是部分人为灾害是可以有效预防的,我们既要在失败中总结经验,还要积极借鉴国际先进的技术水平,制定合理的防御措施,逐步提高我国土木工程建设抵御灾害的能力。
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