作者:尚彦军 杨志法 来源:中国科学报 发布时间:2017/3/27 9:52:11
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论地质工程建设速度与安全协调性

 

■尚彦军 杨志法

当今世界,速度与安全的对立统一业已成为热门话题。作为世界第二大经济体的中国,更是地质工程建设的大国,面临的这方面问题尤为尖锐突出。2013年以来我国“一带一路”战略构建和实施,大量复杂地质条件下的工程已开始建设或规划。回顾以往大量工程成功经验和一些失误教训,有必要正确认识并合理解决地质工程建设速度与安全之间的矛盾。这也关系到社会的和谐发展。

对以地质体为结构、以地质体为建筑材料和以地质条件为环境的地质工程,速度是什么?这必然涉及到地质工程规划、勘察、设计和施工的工作量与时间的比值,是这四个不同阶段速度的总和。前三者主要取决于工程类型和重要程度、地质条件复杂性,第四个则最集中体现在施工工期上。有时因为片面追求速度而使本应分阶段按部就班开展的工作,却不适当地采用合并、加速和简化的快捷手段,从而产生了这样或那样的问题。

在大干快上的“大跃进”时期,有过“边勘察、边设计和边施工(三边)”而带来严重工程问题和经济损失的教训。例如,长江葛洲坝水电工程曾一度引起周恩来总理的高度关注,并对其施工组织者曾采用的“三边”做法提出了严厉批评,给予了纠正,留下了“如临深渊,如履薄冰”这一对全行业的教诲。在现代社会,高速发展的先进施工和信息化技术,使设计和施工队伍变得信心满满。但那些以为地质工程就是速度和钱的问题,技术方法只是手段,已先进到可解决一切难题的观点,却很成问题。只要有了钱,工期想多快就可多快,似乎一度成为了现代社会的“大跃进”写照。无怪乎有施工者表示种种担忧:不少为了赶工期而过于快速建成的工程,几十年后质量会怎样?

与一般的土木工程不同,地质工程的结构、材料环境都不是人所完全了解和控制得了的“白箱”,而是“灰箱”。这必然涉及到安全问题。从时间节点看,可分为施工安全、运行安全;从地质工程所处的地质体看,可分为变形和破坏。即使是地质体本身有其天然结构和强度特性,但在工程施工扰动和工程运行条件下,仍然会有临时强度和长期强度变化的问题,如核电站核岛、水库大坝等长期强度或寿命,仍是尚未完全解决的问题。

在地质勘察和设计阶段,虽已认识了不同性质和规模的工程地质所具有的各种问题,然而在施工中仍会出现塌方、突水突气、岩爆等问题,甚至出现造成大量人员伤亡和财产损失的施工地质灾害。这类似于在冰面上行走:小心翼翼的低速度,换来的是不摔跤或少摔跤。但如果一心想追求快速或冰情不明,就将面临滑倒甚至落水的危险。

地质工程建设速度和安全的关系,说到底是施工方法和技术、施工组织管理与地质条件之间的协调统一性问题。例如,我国历史悠久的长城、都江堰等之所以长期不倒并一直延续至今,是有许多原因的。其中一个重要原因是因为古人采用了大量人力手工开凿为主的方法和严格的管理。虽然这些古工程的建设时间长达十几年、几十年,但其工程质量有目共睹,成为了中华文明不可缺少的代码和象征。这样的例子俯拾皆是,又例如近十多年来我们对发现于浙江各地的分别建于西汉至宋代的几十个古地下采石场等进行了研究,结果显示了古人所发明的烧爆法和凿孔裂石采石板法等符合现代岩石力学原理的技术,让我们现代人敬佩不已。古人在大规模开采优质石材的同时,留下了大量保存完好、结构奇妙的硐室群,成为了现代宝贵的石质文物和文化遗产。

应当指出,现代社会大量采用的钻爆法在使用化学炸药大规模快速开挖地下工程的同时,也会使周边原本稳定的岩体出现新生裂缝和损伤,产生松动圈。这在一般情况下就需要加上锚喷等初支和混凝土衬砌的永久支护。结果,虽然开挖速度提高了,但更大程度地扰动了地质体稳定性,将周边的地下水和气体都导引过来,甚至在地下产生突水突气的事故。这样一来就需要花大力气来加固支护和抢险救灾,让工程岩体再度稳定。有鉴于此,地下工程建设中早已要求采用动态设计和信息化施工。

上世纪五六十年代我国在西南地区修建宝成、成昆铁路的过程中,谷德振等前辈提出了“早进晚出”(即高陡山区尽量以隧道形式通过)的对策,很好地解决了速度与安全之间的矛盾。另外,工程施工过程中,尤其是涉及重大工程和复杂地质条件的情况下,已经大范围采用“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”等方法。这些来自于经验的总结和教训的反思,恰是工程建设速度和安全的体现。虽然这种方法会使速度有所下降,但换来的却是安全。这相对于那种抱着侥幸心理摸着石头过河而导致重大地质灾害的情况而言,不仅可以保证安全,而且总体上看,施工速度不降反升。

纵观我国,水利水电、交通、铁路、能源和资源开发等,大量地质工程已在偏远山区展开。速度关系到社会经济,而安全关系到社会和谐。两者不是对立的,而是应抓大放小。在以地质问题导向的前提下,需综合考虑工程场地适宜性、技术实用性和施工方法适用性。通过科学合理的工程地质勘察工作,将地质条件“灰箱”的透明度提高。这样才能更好地解决地质工程建设速度和安全的对立统一问题。

(作者单位:中国科学院地质与地球物理研究所)

《中国科学报》 (2017-03-27 第7版 观点)
 
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