双沟堤防汛险情抢护经验探索
摘要
关键词
正文
双沟堤位于黄冈市蕲春县管窑镇境内,与长江回水堤防赤东支堤隔河相望,长江一级支流蕲水西岸下游,于1968年新建,属人民群众就近取土堆筑的土质堤坝,全长7.8千米(含鲶鱼塘段),双沟堤圩区内有西湖里、竹林墩2个自然村,保护人口0.6万人,农田及养殖面积0.7万亩。受长江回水和蕲河上游洪水影响,分别于1969年、1973年、1983年、1988年、1998年、1999年、2020年汛期7次发生溃口,2016年进行了行洪,自1974年开始逐年加固,堤顶高程由最初的23米提高到现在的24.5米,堤面宽4米,迎水面和背水面坡比1:2。
根据蕲春县防汛指挥部(蕲防指发【2024】2号)文件,双沟堤设防水位为20.0米,警戒水位为21.0米,保证水位为23.5米。双沟堤是蕲河下游的一个民垸行洪区,在县防汛抗旱指挥部没有下达行洪命令之前,汛期防汛抗洪工作是全镇工作的重中之重。2024年经双沟堤分指挥部集体研判,报县江堤指挥部批准,双沟堤防汛目标为确保水位24.5米堤身安全,确保圩内人民群众生命财产安全。6月18日-7月3日,双沟连续降雨469毫米,外江最高水位达到24.25米,双沟堤渗水、管涌、滑坡、漏洞等险情时有发生,在此关键时期,水利人临危受命,奔赴一线进行险情抢护技术指导,成为防汛队伍人员之一,为实现双沟堤2024年“不亡一人,24.5米水位堤坝安全”目标提供了技术支撑。根据工作实践,将双沟堤在汛期容易出现的险情及抢护措施、经验介绍如下:
1.渗水
土坝是由土料筑成的,土料都具有一定程度的透水性。在堤坝水面以下,水体必然会由迎水面渗入土坝内,使坝身形成上干下湿的两部分,干湿部分的分界线,称为土坝的浸润线。在持续高水位的情况下,由于土坝土料选择不当,或夯压不密实、施工质量差等原因,渗透到坝体内部的水分较多,浸润线也明显抬高,在背水坡渗水出逸点以下,土体过份湿润或发软甚至不断地有水渗出,这种现象,称为渗水。渗水是土坝较常见的险情之一,如不及时处理,有可能发展为滑坡或脱坡、漏洞及塌坑等险情,直至溃坝,淹没大片农田家园,给人民群众生命财产带来重大损失。
外江水位超过23.5米时,堤坝全段背水坡集中渗水是普遍现象;外江水位降到22.5米以下时,堤段桩号5+662米—6+014米处仍有集中渗水,桩号7+200米处有清水漏洞。出水口直径1-3厘米,出险主要原因分析为堤身堤基为砂壤土,抗渗性能差,容易形成渗水通道;蕲河水位迅速上涨,堤内外形成7米多的水位差,导致出现渗水。出现险情后,迅速根据现场情况,采取开挖纵横、Y形、人形导滤沟的处理措施。开挖导滤沟深宽30-60厘米,主要采用粗砂、碎石、小石子三层导滤,部分区域考虑砂石料运输困难,堤上草料、树梢等充足,采用树梢为导滤沟导滤料,铺树梢时采用细料包裹粗料将沟铺满。
2.漏洞
2.1 漏洞形成过程
迎水面险情发展过程:2024年7月9日早晨5点21分,外江水位23.48米,双沟堤桩号4+450米迎水坡23.55米处发现坑洞一处,洞口直径0.6米,洞内直径1.30米,该洞口与背水坡平台至坝趾7月3日—7日连续发生的渗水、管涌、裂缝、滑坡基本在同一横断面,经分指挥部专家技术组综合讨论后,现场确认为白蚁渗漏通道,在高水头持续作用下,形成漏洞。
背水坡险情发展过程:自6月30日水位超过23.4米以来,堤段桩号4+240米—4+800米范围内背水坡渗水现象逐渐增多。7月5日,外江水位24.22米,巡堤人员在堤段桩号4+450米处,发现该处险情有三,一是临近坝趾处冒浑水,出水竖向向上冒水直径3厘米,现场判定为管涌险情;二是以该出管涌口为中心,发生了长30米、宽3米,深0.8米的条形滑坡;三是滑坡上方0.6米处有一条长40米、宽0.05米、深0.3米的纵向裂缝。发现险情后,水利技术人员第一时间指导进行抢险。
2.2 出险原因分析
堤身单薄,堤顶宽4米,迎水坡、背水坡坡比1:1.5,背水散浸严重;堤身施工质量差,坝身存在白蚁隐患,坝基处理不彻底,堤基抗渗性能差,容易形成渗水通道;在高水头持续作用下,渗水逐渐严重,在渗水集中的地方细土粒被带走,沿背水坡流出,水由清变浑,进而形成管涌现象;由于汛前背水坡脚新填了弱透水性土,土体被水带走,产生管涌、流土,进而造成裂缝、滑坡。
2.3 抢护措施
2.3.1 背水导渗。7月5日上午至8日下午,在迎水面未发现异常的情况下,进行背水导渗。采用反滤围井、滑坡体开沟导滤、渗水导滤等措施后,进行24小时不间断观察。
一是反滤围井,7月5日上午先将滤料备齐放在险情旁边,再将围井范围内一切带有尖、棱的石块和杂物清除,按反滤要求,根据现场材料实际,分层铺瓜粗砂、小石子、大石子,每层厚20厘米,周围用土袋垒砌,做成围井,围井高度以能使渗水不挟带泥沙从井冒出为度。完成后,进行24小时不间断观察,根据出水情况,实时调整大石子厚度达到80厘米,最终管涌险情基本稳定。
二是滑坡体导滤,7月5日下午至6日,在滑坡体上,沿顺坡方向开挖横向导滤沟10条,沟深50—60厘米,沟宽40—50厘米,沟长3米,根据现场材料情况,沟内按照导滤沟进行三层铺设,每层厚15—20厘米;
三是渗水导滤,7月5日至8日,在堤段桩号4+240米—4+800米范围内背水坡渗水处,根据现场实际情况,开始开挖导滤沟,导滤沟采用纵横沟、Y字沟相结合,沟深20—50厘米,沟宽20—60厘米,共计开挖导滤沟700米,根据现场材料情况,部分沟内按照导滤沟进行三层铺设,每层厚10—20厘米。
2.3.2 迎水坡漏洞封堵截渗。发现迎水面坑洞后,根据现场水位及洞口位置情况,及时在洞口临水处用粘土袋进行简易围挡,防止江水由于风浪而进入洞内。随后,分指挥部专家技术组确定了戗堤法的抢险方案,先筑临水月堤,再抛填粘土前戗。在抢险队伍、粘土准备、机械基本到位后,开始抢险。一是临水筑月堤。由于堤内水位低于洞口,河水较浅,但不能及时降低,故在洞口范围内用土袋修成月形围埝,将漏洞进口围在埝内,将洞内杂质清除后,再填筑粘土,进行封闭。二是抛填粘土前戗。因为背水坡渗水占线长,临水坡范围较大,进水口没有找全,故在临水筑月堤的同时,抛填粘土前戗。抛填范围根据渗水堤段的临水深度和漏水严重程度,确定抛填前戗的尺寸,顶宽3米,长度超过漏洞两端各50米,戗顶高出水面约1.5米,为防水下坡度难以稳定,进行抛石固脚,粘土水下坡度以边坡稳定为度。抛填粘土时,在临水坝肩上准备好粘土,然后集中力量沿临水坡由上而下,由里向外,向水中缓慢推下。由于土料入水后的崩解、沉积和固结作用,形成截漏戗体。抛土时切忌用车拉土向水中猛倒,以免沉积不实,降低截渗效果。
2.4 处险效果及后续事宜
因为前期进行的背水导渗措施延缓了漏洞险情恶化进程,为后来的临水面封堵争取了时间,临水筑月堤措施于上午处置完成,处置完成后出水口为清水,出水量明显减少,险情已控制稳定,在下午完成抛填粘土前戗。派专人24小时不间断加强观测防守,发现异常及时上报,以防再次出险。
3.塌坑
3.1 险情概况
7月4日晚,外江水位24.17米,双沟堤鲶鱼塘段桩号0+560米处巡查人员有渗水出口1处,位于背水坡平台下方4米处,出水口直径3厘米,有土体圆形塌坑一个,上口直径60厘米,深60厘米,底部直径70厘米,现场判定塌坑险情。出险原因为堤身施工质量差,基础处理不彻底,堤基为砂壤土,抗渗性能差,容易形成渗水通道;蕲河水位迅速上涨,堤内外形成8米多的水位差,导致出现渗水并未及时处理,使坝身的细土料局部被渗透水流带走、架空,最后上部土体支撑不住,发生下陷,形成塌坑。
3.2抢护措施
抢护措施为填筑滤料。先将滤料备齐放在险情旁边,再将塌坑内和干砌石周边松土及湿软土清除,塌坑清理后上口直径80厘米,深70厘米,底部直径75厘米,开挖导虑沟长3米、宽40厘米、高40厘米,采用三层导滤,基本完成后用编织袋进行覆盖保护,约2小时将险情控制住,出水口为清水,险情控制稳定。
4 管涌
4.1 险情概况
本堤段共发生管涌3处,其中管涌群2处,单个管涌1处(已在漏洞险情中介绍)。1#管涌群位于西湖里村堤段桩号2+870米处水田中,共有出水点7个,每点相距约20米,承梅花状布置,水田水深20厘米,出水口直径10厘米3个、直径2-4厘米4个。2#管涌群位于竹林墩村桩号5+662米—6+014米,有管涌水出口15个,其中出水口直径6厘米3个(浑水),直径4厘米3个,直径2厘米9个。出险原因为堤身施工质量差,基础处理不彻底,堤基为砂壤土,抗渗性能差,容易形成渗水通道,村里老人反映该地原址为老河床,地基下面有强透水层;蕲河水位持续居高,迎水面和背水面水位差骤升骤降,渗透坡降变陡,渗透流速变大,当渗透坡降大于地基水田、水塘表层弱透水层允许的渗透坡降时,即在坝背水坡脚附近水田发生渗透破坏,形成管涌,渗水将地层中的粉细颗粒带出。
4.2抢护措施
抢护措施为砂石反滤围井。先将滤料备齐放在险情旁边,再将围井范围内一切带有尖、棱的石块和杂物清除,利用袋装土筑围堰,围堰直径100厘米-400厘米。按反滤要求,根据现场材料实际,在围堰内分层抢铺粗砂、小石子、大石子,根据出水口大小,每层滤料厚15-30厘米。反滤围井完成后,没有发现填料下沉,管涌险情已经稳定,将围井内的水位适当排降,以免井内水位过高,造成围井附近再次发生管涌,造成更大险情。险情初期,出水量小的管涌,用油桶代替土袋做围井,先将预先准备的无底汽油桶、滤料备齐放在险情旁边,再清除杂物,用30-40厘米直径的油桶将较小口径管涌口套上,按反滤要求,在桶内分层铺反滤料。在小口径管涌处用油桶做围井时,做好桶外围四周土体密实性,保证水从桶上口溢出,相对于用土袋围井,使用劳力、时间、材料均节省一半以上。
5 滑坡
坝体发生滑坡的主要原因是:高水位持续时间长,在渗透水压力的作用下,浸润线升高土体抗剪强度降低,渗透压力和土重增大,可能导致背水坡失稳,特别是边坡过陡更易引起滑坡;坝基有淤泥层或液化沙层,未处理或处理不彻底; 在土坝施工中,由于每层铺土太厚;碾压不实;或含水量不合要求,干容重未达到设计要求等,致使填筑土体的抗剪强度不能满足稳定要求;土坝加高培厚,新旧土体之间结合不好,在渗水饱和后,形成软弱层;高水位时,临水坡土体处于大部分饱和、抗剪强度低的状态下,当水位骤降,临水坡失去水体支持,加之坝体的反向渗压力和土体自重的作用,可能引起临水坝坡失稳滑动;持续特大暴雨或发生强烈地震、振动等,均有可能引起滑坡。
滑坡抢护的原则应该是设法减少滑动力与增加抗阻力,其具体做法可归纳为“上部削坡减载,下部固脚压重”。对因渗流作用而引起的滑坡,必须采取“前堵后排”的措施。上部减载是在滑坡体上部削缓边坡,下部压重是抛石(或土袋)固脚。坝的临水和背水坡滑坡都会危及坝身安全。一般来说,高水位时,背水坡滑坡更为危险。必须指出,在处理滑坡险情时,如果水位很高,则抢护临水坡的滑坡,要比背水坡困难得多。因此,为了避免贻误时机,造成灾害,对滑坡的抢护,应以临水坡为主,背水坡为辅,临背并举。
滑坡是土坝重大险情之一,一般发展较快,一旦发现,就要立即采取措施。在抢护时,要抓紧时机,事前把料物准备好,一气呵成。在滑坡险情出现以及抢护中,还可能伴随出现浑水漏洞、管涌、严重渗水以及再次发生滑坡等险情。在这种复杂紧急情况下,不仅只采用单一措施,还应研究选定多种适合险情的抢护方法,如抛石固脚、开沟导渗、透水土撑及滤水还坡等。在临背水坡同时进行或采用多种方法抢护,以确保土坝安全。
坝体一旦出现裂缝,就说明坝体的承载能力已经很小,这时一定要禁止人群和机械在险情区域活动,防止裂缝迅速发展,选派2-3人,在裂缝区域开挖“丫丫”型沟槽,沟槽一般为 30厘米x30厘米,用滤料填满密实,以迅速排除坝体渗水,降低坝体含水量,减少坝体压力。同时在坝脚打排桩巩固坝脚,阻止坝体下滑,防止险情扩大。如遇到阴雨天气,要用雨布把裂缝盖好,防止雨水灌入裂缝。
双沟堤滑坡主要发生3处,第1处位于鲶鱼塘段桩号0+400米 -0+520米,险情发展较为严重,采用“前堵后排”后,险情得到了控制,背水坡滑坡体用木桩和袋装石子固脚,碎石、水管导滤,迎水坡抛填粘土前戗,抛填范围根据渗水堤段的临水深度和漏水严重程度,确定抛填前戗的尺寸,顶宽3米,长度150米。第2处已经在漏洞中介绍。第3处滑坡主要发生于1983年和1998年,堤段桩号为7+000米—7+800米,这两年均发生了堤坝溃口的重大险情,干旱年秋冬季观察该堤段常有纵向裂缝发生,故今年将该堤段作为重点防御点之一,在队伍、备料、巡查、渗水导滤等均进行了充分准备,由于该段处于入长江口,只有一条机耕路能够进入该堤段,为防备在出现重大险情时粘土、块石等主要材料难以进入现场,专门向县总指挥部报告,申请两艘船准备粘土、块石停放在该堤水域,停放时间截止到水位降到警戒以下。
6 防汛抢险经验
坚持以人为本,把保护人民生命财产安全放在首位,坚决贯彻“安全第一、常备不懈、以防为主、全力抢险”的方针,突出河流圩堤防洪安全,着力做好确保不亡一人、不垮一坝、不溃一堤,个人防汛多年,总结了六点经验。
6.1 巡查方法。查应当迎水面、背水面一起巡查,24小时不间断拉网式巡查,特别是新、老险点和险段,穿堤建筑物、堤后坑塘、水田、庄稼地、草丛等要重点巡查,常规方法有眼看、耳听、手摸、鼻嗅、脚踩等直观方法,或辅以锤、钎、杆等简单工具对工程表面和异常现象进行探查。特殊方法可以采用开挖表层或拆除块石护坡、探井投放化学试剂,如锯屑谷壳、颜料等方法探查漏洞进出口,还可以潜水员探摸对工程内部、水下部位和坝基进行检查。
6.2 巡查要求。汛期堤坝险情的发生和发展,都有一个从无到有,由小到大的变化过程,只要发现及时,抢护措施得当,即可将其消灭在早期,及时地化险为夷。巡查是防汛抢险中一项极为重要的工作,切不可掉以轻心,疏忽大意,注重巡查方法。具体要求:要做到统一领导、分段负责、常巡不懈;巡查人员必须挑选熟悉工程情况,责任心强,有防汛抢险经验的人担任;检查人员力求固定,全汛期不变。要具体确定检查内容、路线及检查时间(或次数),要把任务落实到人;当发生暴雨、台风、地震、水位骤升骤降及持续高水位或发现堤坝有异常现象时,应增加检查次数,必要时应对可能出现重大险情的部位实行昼夜连续监测;检查时应带好必要的辅助工具和记录簿、笔,并规范巡查记录和交接;检查路线上做好个人防护。
6.3 物料准备。在人员机构准备充分的同时,防汛物资是防汛抗洪工作中最不可或缺的条件,其中防汛材料是首位。要充分考虑到渗水、管涌、漏洞、塌陷(跌窝)、滑坡(脱坡)等各种险情所需要的材料,一遇险情,便立即调配到位。当前农村防汛抢险最常用的材料主要有粗砂、碎石、块石、粘土、编织袋、木桩、稻草、不同规格费油桶等,都是农村最常见的材料。特别是粗砂、碎石等反滤料要做到级配合理,不含泥土杂质。根据堤段工情,将不同物资重点放置在重点险段。
6.4 科学处置。确保第一时间发现、第一时间报告、第一时间处置。通常情况下,土质堤坝险情发展都有一个从渗水到集中渗漏到管涌到滑坡到溃口,淹没大片农田家园,给人民群众生命财产带来重大损失,从量变到质变的过程,因此,抢险要抢早、抢小。在抢护之前,必须首先查明发生险情原因和程度,结合险情和水情,进行综合分析后,正确地判断险情类型,向领导提出切实可行的抢险方案,以确保排除险情。在防汛抢险现场的领导,必须保持冷静,在查明原因并制定切实可行的抢险方案后,能坚决果断地下达命令、调动劳力、抢险物资,统一指挥抢险,以免延误抢险最佳时机。
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