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抗洪抢险新工法在黄河抢险和渭河截流工程上的成功运用
点击次数:16255次    发布时间:2015/8/26

刘武

本人担任陕西省防汛机动抢险专业队总工程师,多年来,多次参加了黄河、渭河、渭河南山支流及有关水库的抗洪抢险。在传统的抗洪抢险技术基础上,经过反复的抢险工作和探索总结,提出了抢险新的工法,且在2011年渭河咸阳正阳河段横穿河底大型供热管道工程河道截流围堰修筑合龙及2012年黄河小北干流大荔雨林坝堤抢险工程上得到了运用,收效甚好,获得了工程建设单位和水利系统专家的充分肯定。

1、工程概况

1.1黄河大荔雨林抢险工程:2012年9月上旬,受黄河上游持续强降雨的影响,黄河小北干流河水不断上涨,引发黄河大荔雨林防洪连堤路(5 600处)被湍急的水流顶冲淘刷,有260米多米长的路堤因根石大量走失而出现大面积坍塌,原有20米宽的堤顶,坍塌后部分堤顶宽度不足2米,随时有决口的危险,情况十分危急。我们抢险专业队接省防总命令,快速出动,积极参加了本次抗洪抢险,排除了险情,确保了工程稳定。2012年9月13日《西安晚报》、2012年9月19日《陕西日报》、2012年9月19日渭南市人民政府网等多家新闻媒体相继予以报道。

1.2陕西渭河发电厂有限公司4×300mw机组供热改造项目:穿越渭河,铺设两道供热管道,管径1220mm,河床段采用直埋敷设。工程施工的最大难点及重点为主河槽的导流、上下游拦河围堰修筑及施工降水排水。陕西水利水电工程集团有限公司暨陕西省防汛机动抢险专业队承担了该项工程的施工任务。抗洪抢险新工法在该项工程的导流围堰修筑和上下游拦河围堰修筑中起了十分重要的作用。

2、抗洪抢险新工法及其主要特征

2.1低坝抢险:是对堤防或河道坝垛的高度作适当降低或通过修筑坡道进行单侧局部降低,以降至河道水面以上2-3m为宜。其作用主要是为推运抛投料物直达险情部位,确保料物与堤坝根脚的紧密靠实。

2.2挑流减速:有两种基本情况,一种是对坝脚或堤脚防冲护根时,抛石可按水下间隔堆石法,形成坡脚处水下的一些水石堆,当水流冲刷时,遇小石堆可使水充的流态发生变化,减小水流冲刷力,同时可提高抢险速度,这相当于在水下修筑了一些小磨盘坝垛。待坝堤脚坍塌明显减慢或不坍塌时,再补充水下石堆之间的空档,使抛石体连续,并逐渐加高。另一种是针对堤坝决口堵口围堰的修筑,在对决口处两侧裹头后,围堰不能沿原堤线的中心线直修,应从决口处河道来水的上游侧,避开决口底部的冲刷坑,以与原堤线成约30°夹角修筑围堰上游侧堰身,以起挑流作用,减小洪水对口门的冲刷。

3、抗洪抢险新工法适用范围。以重大险情为主,包括堤坡坍塌2/3以上 ,大溜顶冲,堤防决口、河道工程坦石墩蛰入水、堤脚淘刷坍塌大于1/3,根石与坝基土同时消失等。

4、抗洪抢险新工法的运用

4.1在堤身坍塌抢险工程上的运用

4.1.1当堤身坍塌达堤宽的1/3以上时,险情为较大险情向重大险情发展,抢险十分危急,稍有差错,极易导致堤防决口,甚则全河夺流,这时的临河堤脚将发生淘刷成为倒岸(坡脚凹陷堤坡)。在工艺方法上,要避免抛投石料不能有效护根,给水流造成石料与堤坡脚之间的通道,且通道内断面小,回流速度大,淘刷进一步加剧,应进行削坡减载,开挖临时斜坡,使自卸汽车能通过坡道卸料至半坡处,再使用推土机推料到坡脚。如果不开设临时斜坡,而在堤顶推抛投物料,很难奏效,抢险实践中已反复得到了验证。

如遇坍塌堤长较长,可同时开设几条斜坡道,分别在几个部位抢护。

护根抛石,可从一处开始,沿坡脚顺次连续抛护,若遇紧急情况,可将抛石从水下坡脚处形成若干堆石体,相当于水下小坝垛,抵抗水流淘刷,同时可改变水的流向,减缓坍塌速度。当坍塌明显减缓或停止后,再补充抛石堆的空裆,使之护根体连续,并进而加高护坡。

4.1.2值得注意的两个问题:

(1)正确认识堤坝坡脚冲刷淘刷规律。因土质堤坝均为压实体,具有一定的抗剪强度,土坡丧失稳定,是一部分土体相对于另一部分土体向下和向外发生滑动而造成土体破坏。堤坝临水坡水下部分受河水浸泡变软,使土的型态由可塑状态向流动状态转化,加之有洪水的冲刷或淘刷,水下部分一定高度的坡脚处因土体走失而形成悬空。不断的浸泡与冲刷,悬空空间越来越大,以至造成部分坡面失稳而坍塌。这样的反复过程,则发生反复的坍塌。

(2)应掌握堤坝坡脚坍塌后,悬空部分的空间内,抢险物料不能与坝体靠近靠紧的特点,应设法创造条件,避免抢险物料与坝体之间形成流水通道,影响抢险效果。纠正的办法是在堤坝临河侧降低一定宽度的堤坝高度,降堤后的顶面宽度约5m左右,高度降至水面以上1.5~2m,开辟斜坡道,坡宽约6m,运料直达险点部位,抛投物料与堤坝体靠紧靠实。同时,应由专人观察堤坡的变形情况,确保抢险的人员和设备安全。

4.2在截流堵口工程上的运用

4.2.1裹头:人机结合,以机械为主,加快速度,控制口门扩大。使用推土机将口门两侧堤头推成1:4的斜坡,有利机械运输、卸料和推送物料入水至坡根。裹头局部边角部位可采用人工抛石、抛投土袋、彩条布或土工布压护,防止洪水对口门局部的冲刷。

4.2.2堵口坝基线选择:应按水深确定堵口坝高度,规划堵口坝边坡坡比,一般按1:1~1:3估算,使得堵口坝背水侧底部处于跌塘的坎上,并应有3m左右的富余宽度。打桩插杆标记堵口  坝起点位置及填筑方向。

4.2.3填筑:堵口坝的上游段按挑流坝填筑,至口门2/3宽度处,下游段自口门下游侧堤头临水侧外拱修筑,上下段合龙前预留龙口,宽度约5m左右。上下两段坝长的填筑,均可采用小断面水中进占,当水中进占长度达5m以上时,坝下游侧便形成缓流回流或落淤区,随之进行填土培厚,支戗小断面稳定。小断面水中进占应保持与坝后填土断面有一定的长度提前量,一般约3m左右,具体提前量视水流及小断面稳定性而确定。小断面填筑高度一段应高出水面1~1.5m,待合龙闭气后再对堵口坝整体加高。

4.2.4合龙:上下游两段坝体合龙,应准备足够的硬料及土料,组合好2~4台推土机、2~4台挖掘机、2~4台装载机、10~20辆自卸汽车。龙口两侧分别由装载机或挖掘机装料,自卸汽车拉运物料,推土机推送物料入水,一鼓作气,填筑龙口,使之两段坝段接合。

4.2.5闭气:合龙后,堵口坝会发生严重漏水,应立即进行阻水断流措施。阻水断流的方法过去有临河月堤闭气、边坝合龙闭气、养水盆法闭气、门帘埽法闭气等。我们在抢险实践中的实际做法,是使用粘土结合建筑垃圾、土工布或彩条布阻水断流。在坝的临河侧填堵粘土一层,厚度1m以上,然后在粘土面铺土工布或彩条布,布的上部应埋压坝顶,宽度3m左右,覆土厚度约1m,布的下部沉于河底,使之能在河底铺宽3m以上。铺布应自上游向下游压茬,压茬宽度60cm以上,布面压土袋或块石。然后,在布外再填筑粘土一层,厚度1~2m。闭气是紧张而有序,十分认真的环节,应确保闭气效果。

4.2.6加培:闭气后,应对坝体进行加高培厚,使坝顶高出水面3m。加培可从临河与背河两侧同时进行。

4.2.7观察巡查:堵口坝修筑完成后,应由专人坚持观察巡查,防止漏水和坝体下沉,及时采取加固措施。

5、实际运用应注意事项

5.1抢险是一种快速施工法。必须突出抢早、抢小、抢险速度快、符合施工技术要求。应遵循抢险施工流程,加快抢险工作准备,本着工作环节不能少,工作节奏应加快的要求,稳扎稳打,保证抢险效率和成功率。

5.2抢险是以保证工程安全为主的临时性应急工程。必要时,可对已被冲毁或损坏的堤防或河道工程,进行局部整理,包括为机械抢险创造条件的堤顶降低拓宽,保证机械行走安全和运料到抗冲部位,同时可使坝身减载,减缓坍塌速度。

5.3发挥机械组合作用,提高抢险速率。加快抢险,机械组合起至关重要的作用。包括合理使用大中型推土机、挖掘机、自卸汽车等主要机械设备。

5.4快速外运硬料到场。所谓硬料是抢险工作的习惯说法,是指用于河道工程的块石、片石、建筑垃圾块体等抗冲材料。使用硬料,可用备防石,仅用备防石常常远不够用,需组织自卸汽车源源不断的外运。

5.5抢险成败的关键,取决于抢险机械的组合、硬料拉运和现场技术指挥各核心要素。截流围堰封堵合龙,应选择在洪水降落过程到下次洪水到来之前进行。

结束语:抗洪抢险,立足于早抢、快抢、稳抢,尽可能地减小洪灾损失,保障人民群众的生命财产安全。只要我们正确认识河势、掌握洪水对工程危害的特征规律,采用相应的工程措施,改变水流条件,调整水流方向、变急流为缓流、变动水为相对静水的作业方法,就一定能使抗洪抢险取得事半功倍的良好效果。

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