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哈尔滨市城乡建设工程的状况调查与分析

2016-10-26张天雷李天翔

防灾减灾学报 2016年3期
关键词:区划图哈尔滨市震动

张天雷,李天翔

(1 黑龙江省地震监测中心,黑龙江 哈尔滨 150090;2 黑龙江省地震局, 黑龙江 哈尔滨 150090)

哈尔滨市城乡建设工程的状况调查与分析

张天雷1,李天翔2

(1 黑龙江省地震监测中心,黑龙江 哈尔滨 150090;2 黑龙江省地震局, 黑龙江 哈尔滨 150090)

2016年6月1日实施的修订国家标准GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》,哈尔滨市城区由Ⅵ度上升为Ⅶ度。郯庐断裂带北部的依兰—伊通断裂上的通河县、方正县地震烈度由Ⅵ度上升为Ⅶ度和Ⅷ度的高烈度区。哈尔滨市的城乡工程性震害防御能力已经明显不能满足要求。本文在分类抽样调查该区域城乡在用的20世纪与本世纪的建设工程的状况,讨论区域建设工程对策建议。

哈尔滨;建设工程 ;状况;调查

0 引言

描述一个地区所面临的地震危险性一般是表示该区域发生地震灾害的可能性,在研究地震风险时要考虑地震对整个社会经济和人员伤亡的损失程度。现今科学技术水平下,要做到准确预报地震发生的时间、地点、地震震级仍是世界性的难题。众所周知,地震造成的直接经济损失和人员伤亡在很大程度上取决于建设工程防震能力的强弱。《地震动参数区划图》在考虑可能遭遇的地震强度、地震震源特点、地震波传播途径、场地地震地质构造、地貌条件、场地类别与地震动的振动程度等给出地震烈度影响强度。本世纪以来,强制性国家标准GB 18306-2001《中国地震动参数区划图》在社会经济发展和建设工程抗震设防方面发挥了重要作用。随着我国社会和经济的快速发展,新型城镇化、“一带一路”国家战略的持续推进,全社会对地震安全的需求日益提高。2016年6月1日实施的修订国家标准GB18306-2015《中国地震动参数区划图》,在总结了国内外重大灾害性地震事件的经验教训、吸收国际防灾新理念和资料的积累,消除了不设防区,设防参数整体上有适当提高。为新时期全面提高我国的抗震设防能力提供了法律和科学依据,对防震减灾工作提出了新的要求。地震区划是一般建设工程的抗震设防要求,是保证建设工程的地震安全,提高抵御地震灾害风险,减轻地震灾害对社会经济发展巨大冲击的重要途径之一。新修订的国家标准在黑龙江省有一些变化,特别是哈尔滨市的部分地区出现了比较大的变化[1-2],对于今后的建设工程的抗震设防提出了更高的要求。

1 哈尔滨市新一代《中国地震动参数区划图》的地震区划

1.1 修订后的《中国地震动参数区划图》哈尔滨市行政区的峰值加速度分区

在GB 18306-2001《中国地震动参数区划图》哈尔滨市行政区域大部分地区的地震区划为基本烈度Ⅵ度(地震动参数:0.05g)区,五常市南部为Ⅶ度(地震动参数:0.10g)(图1)。修订后的GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》哈尔滨市行政区的地震区划全部达到基本烈度Ⅵ度(地震动参数:0.05g)区。五常市原地震区划仍为Ⅶ度,行政部分的地震区划发生的较大改变是哈尔滨市城区由Ⅵ度提高到Ⅶ度区,方正县的一些地区提高为Ⅷ度(地震动参数:0.20g),通河县区的一些地区提高为Ⅶ度

图1 GB 18306-2001《中国地震动参数区划图》黑龙江省峰值加速度分区图Fig.1 GB 18306-2001 "Seismic ground motion parameters zonation map of China " of -Heilongjiang province peak acceleration zoning

在重大工程场地地震安全性评价和修订GB 18306-2001标准的过程中,有了新的发现和认识。闵伟等(2011)通过野外地质调查,探槽开挖(祥顺乡南楼村探槽)等手段,证实在依兰-伊通断裂的黑龙江省的方正断陷盆地内部存在新生的断裂,为全新世活动断裂[4],强(地震动参数:0.15g)(图2)。因此,新一代地震区划图地震基本烈度提高了的地区,建设工程抗震设防要求的实施是保证地震安全的重要措施。

1.2 方正县、通河县地震动参数提高的地震构造背景依据

图2 GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》黑龙江省峰值加速度分区图Fig.2 GB 18306-2015 "Seismic ground motion parameters zonation map of China " of -Heilongjiang province peak acceleration zoning

依兰-伊通断裂是构成松辽盆地东部边界的主要地质构造,由于该构造地表受人为生产生活的改造破坏和植被覆盖、雨水河流侵蚀等影响,地表构造遗迹保存很不完整。过去对其新构造、活动构造与古地震等研究工作开展的相对薄弱,缺少该断裂地震危险性评价的基础研究。传统观点认为,该断裂早中更新世有过活动,晚更新世以来没有活动,普遍认为断层新活动较弱[3],一般认为是第四纪早期活动断裂为中强地震发震构造,未来不太具备发生强烈地震的可能。并且发生过七级以上古地震(图3)。除了目前所发现的局部点(通河)表现为全新世活动,通过高精度影像解译和野外地表地质调查发现,除了通河段以外,还有其他段落在晚第四纪也分别有过强烈活动。全新世期间有过活动的有通河、尚志和舒兰3个段落,晚更新世期间有过活动的有五常、延寿、依兰、汤原和萝北等5个段落[5]。而且,其最新活动的位置研究表明,新活动的断裂表现出了新生性,逐渐向盆地内部发生了迁移,不再是延续原来的边界断裂发生破裂,整体呈左阶斜列雁列式展布。

图3 祥顺乡南楼村探槽壁剖面图[4]Fig.3 The section of trench in Nanlou village, Xiangshun County

余中元等(2014)从该断裂的几何学特征和晚第四纪活动特征等方面,对这次古地震事件影响该断裂及其邻区的地震危险性做出评估。认为总体走向N30~40oE的依兰—伊通断裂通河段由3条断层组成,发育了一条长约70km的全新世断裂。中支最新活动时代为全新世。该断裂全新世以来的活动性质表现为右旋走滑为主,兼逆冲活动[6]。该断裂未来发生7级地震时的水平位移量可能达2.2m左右,垂直位错量约为1.1m左右[7]。根据探槽结果和野外地震地质调查得出断裂垂直位错约1.0±0.2m,右旋位错量约为2.7±0.1m,1730±30aB.P.以来的垂直滑动速率和水平滑动速率分别约为0.57±0.11 mm / a和1.57±0.06mm/ a。未来100年内若遭遇地震,其最大水平位错量(Mh)约2.87m,垂直位错值(Mv)为1.04m(表1)。断层影响带宽度约为8m。

表1 依兰—伊通断裂带通河段西支断裂全新世活动段基本参数表[6]

以往的研究工作[8-14]表明,该断裂带存在多处新活动的段落,且活动的规模、特征和方式各不相同。因此,依兰-伊通断裂至少在该段落为全新世活动断裂,具备发生强烈地震的构造背景,继而使整个城市的地震安全理念和安全意识发生重大变化。

2 哈尔滨市行政区建设工程的调查基本情况

国家标准GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》是防震减灾科学技术研究的一项成果,颠覆了哈尔滨市少震弱震的历史观点,该国家标准实施将对哈尔滨市的抗震设防要求的落实产生重大影响。

地震灾害主要由建筑工程的破坏造成的,强烈地震发生在居住人口密度大,房屋建筑密集的城市及附近地区的居住用地,地方的地震人员伤亡与财产损失相对比例大。强烈地震发生公用设施用地、工业用地、特殊用地、生命线工程(交通、通讯、供水、供电、供(油)气、)分布集中的地方直接经济损失比例大[15-16]。因此,掌握哈尔滨市行政区建设工程的基本情况是实施GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》重要基础工作之一。

因新一代区划图尚未实施,为保证资料的科学完整性,建设工程基本情况以现在实施的行业建设工程抗震设计规范为标准,根据城市(乡村、镇)的人口密度、经济规模、土地利用、场地类型、建设(筑)工程与生命线工程情况等抽样统计。本文在2013年以来资料①哈尔滨市地震局. 哈尔滨市防震减灾能力现状调查报告. 哈尔滨:哈尔滨市地震局,2013.基础上,对GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》上哈尔滨市行政区提高了地震区划烈度地区及附近地区做相应资料补充。

2.1 民居建设工程

根据哈尔滨市行政区内城市(镇)规模、人口分布比例、城市居民(村镇)建设工程结构特征及建设时间等条件做为抽样统计基础资料。

2.1.1 城市民居建筑

调查城市居民建筑12661万平方米。哈尔滨市城市地区自上世纪90年代开始采取抗震设防措施,不同年代建设的建筑物的结构特征差异较大,以砖混结构为主。GB 50011-2001抗震设计规范颁布后,抗震设防标准仍为Ⅵ度,但抗震设防要求和措施有所提高,2005年以后住宅结构多以框架和框剪结构的高层建筑为主。现存棚户区和早期工程结构、建筑物使用年限等因素不满足GB 50011-2010标准要求的建筑,约占调查城市民居建筑总面积的12%。

2.1.2 农村民居建筑

统计村镇居民建筑131.25 万户,其中老旧建筑(泥草房、危房)43.76万户,已经拆除改造后还存有泥草房、危房670.26万平方米,约占调查村镇民居需改造建筑总面积的15%。

2.2 中小学校建筑

调查中小学校舍建筑3642栋,建筑结构类型多为砖混结构及框架结构,少量年代较久的砖木结构校舍;大多数校舍建筑抗震设防标准低, 抗震构造措施严重不足。20世纪80年代以前的校舍, 多数圈梁为隔层设置(或只在底层和顶层设置), 构造柱设置数量不满足抗震要求(或不设置);后期校舍建筑, 均基本能做到圈梁层层设置, 但楼梯间和较大开间纵横墙交接处构造柱的设置数量不满足要求。已经改造校舍172栋,尚需改造造校舍619栋。抽样及统计未达到抗震设防标准约17%。

2.3 重要机关、人员密集场所建筑物

调查重要机关,大型商场、图书馆、体育馆等人员密集场所建筑物267处,大部建筑物达到Ⅵ度设防要求(GB 50011-2001抗震设计规范实施后),2005年以后建设的住宅结构多以框架和框剪结构的高层建筑为主。但也存在一些上世纪90年代以前或更早期的建筑物。例如哈尔滨市八区体育中心的体育场和冰球馆均为上世纪90年代前的建筑物,体育场已经开裂变形属于危房,冰球馆也出现局部开裂。抽样及统计未达到抗震设防标准约14%。

2.4 医院与救护建筑抗震能力

统计医院、疾病控制中心、血站各类卫生机构1641个(未含农村卫生室),其中医院240个、卫生院193个、社区卫生服务中心(站)157个。其中三级医院业务用房占全市总量的58.9%,二级医院占22.8%。大部分为砖混和框架结构,一般采取Ⅵ度设防,2000年以来新建医院多以框架结构为主,一般采取Ⅵ度设防,Ⅶ度抗震构造措施。少部分仍在使用的老旧砖木结构建筑没有采取抗震设防措施,主要分布在区、县级医院,街道,乡镇卫生院、卫生所等。有部分建筑资料不详,一些建设年代早且使用时间较长的建筑,出现较严重不均匀沉降、墙体裂缝等现象。抽样未达到抗震设防标准约14%。

2.5 交通建筑设施

城市铺装道路总里程1427千米,城市桥梁258座;城市桥梁基本按Ⅵ度设防,采取Ⅶ度抗震措施。

3个大型公路客运站,1个Ⅵ度设防,Ⅶ度构造措施,2个按基本烈度Ⅵ度设防。

城市地铁17.47千米,其中18座地铁车站、1座控制中心、1处车辆段、1处停车场、2座变电所。抗震设防要求Ⅵ度,采取Ⅶ度构造措施。

公路桥梁356座,大多数公路桥梁采用Ⅵ度和Ⅶ度以上抗震设防。未采取抗震设防措施的46座,其中在方正县、通河县的有8座。沿着这些公路桥梁的道路局部有变形、开裂、腐蚀、不均匀沉陷等现象。

1级火车站3个,2个为Ⅵ度设防;1个按Ⅵ度设防,Ⅶ度抗震构造措施。28个铁路站和铁路沿线190座铁路桥均按Ⅵ度设防。铁路线路102段,均达到抗震设防要求。

综合统计各类抽样交通建筑设施未达到抗震设防标准约12%。

2.6 电力建筑工程设施

大型电站建(构)筑物,均满足抗震设防要求。调查110kv以上变电站29个,变电站建筑以框架、砖混为主,Ⅵ度抗震设防,采取Ⅶ度抗震措施。其中有5个达不到抗震要求的电力设施需要进行抗震设防加固。抽样未达到抗震设防标准约18%。

2.7 重要工程基础设施抗震能力(含生命线工程)

部分80年代以前建设老旧设施目前仍在使用,达不到抗震要求的9处。供水管线总长1611.5千米,管材以铸铁为主,少量玻璃钢管,管径200~1000mm,Ⅵ度抗震设防。有部分使用年限较长的管线仍在使用,管道地基不均匀沉降、变形及腐蚀,达不到抗震要求。

城市天然气供气管道总长2862.6千米,主干线管材以钢管为主,全部按Ⅶ度抗震设防。

91处城市天然气办公建筑按Ⅵ度抗震设防,两个燃气站均采用Ⅶ度设防。

抽样城市(镇)供水管线、供水建筑和然气供气管工程设施未达到抗震设防标准约14%。

2.8 水利建筑工程设施

大中型水库21座,2座水库按Ⅶ度设防,其余按Ⅵ度设防。哈尔滨新立水库由于建造年代较早,存在坝基渗漏现象,正在进行消险加固;城市江河堤防工程115千米,调查172段。多数按基本烈度Ⅵ度,局部Ⅶ度构造措施设防。尚志市蚂蚁河堤防存在开裂、不均匀沉降以及变形等问题;宾县的3处堤防资料缺失。

抽样城市(镇)水利建筑工程设施未达到抗震设防标准约14%。

2.9 广大、通信设施建筑

广电、邮电通讯主要枢纽建筑按Ⅵ度设防,Ⅶ度抗震构造措施;一般建筑按Ⅵ度抗震设防。个别区县通信设施建筑建使用年限较长有不同程度的裂缝等现象,哈尔滨一处广电办公楼资料缺失。抽样未达到抗震设防标准约3%。

2.10 可能产生次生灾害建设工程设施

抽样调查,分布在人口稠密的城市中心区破坏性地震后可能引起重大爆炸、火灾、环境污染、剧毒等次生灾害的石油、化工危险源41个。一旦成灾,后果严重。

2.11 地质灾害

调查可能产生泥石流、崩塌、滑坡、矿坑塌陷、地面塌陷、不稳定斜坡、地裂缝等地质灾害危险源369处,34处分布在人员较密集地区,其中较大危险有14处。

3 结论与建议

3.1 调查结论

调查研究的结果表明,哈尔滨市行政区内的各类建设工程设施除少数工程,绝大多数达到国家标准GB 18306-2001《中国地震动参数区划图》的抗震设防要求。但是国家标准GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》实施之后,提高地震烈度区划的地区,特别是哈尔滨市城区和依兰-伊通断裂上的通河县、方正县的部分地区的建设工程设施将不能够满足抗震设防要求。

建设工程的安全对于全社会的抗灾能力、公民的人身和财产安全至关重要,这是社会经济发展必须面对的问题。为了提高社会经济效益,维护国家和人民利益,在今后的社会经济发展规划的新、改、扩建设工程应按照强制性国家标准GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》的相关规定,严格实施和落实建设工程的抗震设防要求保证建设工程的地震安全。

3.2 建议

为逐步改善和提高城乡现有基础建设工程的工程抗震能力现状,笔者提出如下建议:

GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》在哈尔滨市行政区内提高了地震动参数的地区,在城市发展规划中优先考虑调查中发现的未达到抗震设防要的各类建设工程的建设或改造的规划。

为确保城乡居民住宅、小学、医院和人员聚集场所建筑物大震时的抗倒塌能力。继续推进城市危房与棚户区改造工程和农村民居地震安全工程建设,加快城市危房与棚户区与农村泥草房改造工作。逐步提高城乡民居建筑工程设施的抗震能力。开展中小学校舍、医院等人员密集场所的建设工程抗震普查、抗震性能鉴定,根据鉴定结果进行加固改造。新建学校、医院等建设工程,要按照相关的法律法规应当高于当地房屋建筑的抗震设防要求一档进行设计和施工。

对未采取抗震措施或达不到抗震要求的重大工程和基础设施尽快纳入改造计划,对哈尔滨市行政区内的城镇基础设施中的城市桥梁、道路、通信设施、供热、供水管线等进行抗震性能鉴定,并依据鉴定结果采取相应措施。

地震是诱发地质灾害的重要诱因之一,做好重点地质灾害源的治理。特别是威胁较大的14个危险源纳入近期防治计划,应尽快开展治理工作。

对可能产生地震次生灾害的危险源采取排查、鉴定,建议城市主城区内停止审批可能造成严重次生灾害的项目,并考虑将现有危险源逐步迁离城市中心区域。

GB 18306-2015的实施是防灾理念的进步,对防震减灾工作提出了更高的要求。逐步提高建设工程抗震设防能力是扎实有效的工作举措,同时要增强全社会的地震安全理念和提高防震减灾意识,政府各职能部门依法做好防震减灾管理工作。逐步完善地震监测和地震烈度速报台网建设,开展区域地震区划和地震灾害预测研究;建设城市地震预警系统,地震应急避难场所;落实地震应急预案、加大防震减灾知识宣传教育和应急救援队伍建设等工作是提高哈尔滨市城乡综合防震减灾能力的一项长期任务。

[1] 中国地震局地球物理研究所等.中国地震动参数区划图(GB 18306-2015)[S]. 北京: 中国标准出版社,2015.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)[S]. 北京:中国建筑工业出版社.2010:32-35.

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INVESTIGATION AND ANALYSIS OF THE STATUS OF THE URBAN AND RURAL HARBIN CONSTRUCTION PROJECT IN HARBIN

ZHANG Tian-lei1, LI Tian-xiang2

(1.Seismological Monitoring Center of Heilongjiang Province, Heilongjiang Harbin 150090, China; 2. Earthquake Administration of Heilongjiang Province, Heilongjiang Harbin 150090, China)

On June 1, 2016 the implementation of amendments to the national standard GB 18306-2015 "Seismic ground motion parameters zonation map of China " in Harbin city increased by degree VI to VII. The Tancheng Lujiang fault zone in northern Yilan - Yitong fault on Tonghe County, Fangzheng seismic intensity Ⅵ degree rise and high intensity of Ⅶ and Ⅷ degrees. The Harbin urban and rural physical defense capabilities of earthquake obviously can not meet the requirements. In this paper, Based on the classification of the urban and rural areas in the region in twentieth Century with the construction of the project,the regional countermeasures and suggestions to construction projects were discussed.

Harbin; construction project; status; investigation

P315.9

A DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.03.011

1674-8565(2016)03-0057-07

中国地震局老专家科研基金资助项目“哈尔滨市城乡地震灾害防御能力调查与评估”资助(编号 201611)

2016-06-06

2016-07-28

张天雷(1981-),男,黑龙江省哈尔滨市人,2010年毕业于中国科技大学,地球物理专业,硕士研究生,工程师,现主要从事地震、强震、前兆监测工作。

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