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        海通溝堰塞湖排險(xiǎn)及河道疏通施工技術(shù)

        2015-02-01 05:29:38兵,
        四川水力發(fā)電 2015年4期
        關(guān)鍵詞:施工技術(shù)

        魏 海 兵, 王 永 平

        (1.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第八支隊(duì),重慶 410320;2.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì),四川 成都 611130)

        海通溝堰塞湖排險(xiǎn)及河道疏通施工技術(shù)

        魏 海 兵1,王 永 平2

        (1.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第八支隊(duì),重慶410320;2.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì),四川 成都611130)

        摘要:以西藏芒康縣山洪泥石流除險(xiǎn)為例,在分析堰塞體成因及特征的基礎(chǔ)上,提出了“開槽泄流,挖槽引流”的處理方案,經(jīng)過合理配置資源、嚴(yán)密組織調(diào)度、科學(xué)指導(dǎo)施工,最終完成了堰塞湖除險(xiǎn)及河道應(yīng)急疏通任務(wù),及時(shí)消除了堰塞湖對下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅。

        關(guān)鍵詞:海通溝;堰塞湖;應(yīng)急疏通;泄洪槽;導(dǎo)流溝;施工技術(shù)

        1災(zāi)情概述

        2012年6月20日,位于川藏公路G318線K3404處的海通溝受汛期以來持續(xù)強(qiáng)降雨的影響,發(fā)生了間斷性泥石流地質(zhì)災(zāi)害,擁堵河道形成堰塞湖,致使芒康縣通往四川省巴塘縣的G318道路中斷。

        該堰塞湖位于西藏自治區(qū)昌都地區(qū)芒康縣境內(nèi)的海通溝段。堰塞湖上游距芒康縣城20 km,湖面高程約為3 500 m,湖面沿道路方向長150 m,寬60 m,距觀測,最深處水深達(dá)15 m,庫容約10萬m3,入庫流量約3.1 m3/s,出庫流量約2.9 m3/s?,F(xiàn)場險(xiǎn)情如圖1、2所示。

        2堰塞體成因及特征分析

        2.1堰塞體成因

        根據(jù)實(shí)地考察,堰塞體形成原因主要有以下幾個(gè)方面:

        (1)海通溝兩側(cè)山體植被覆蓋率低,大部分地表裸露在外,長期的風(fēng)化作用加之雨水沖刷,致使表層土質(zhì)疏松且山形陡峭,在強(qiáng)勁的外力作用下極易形成塌方和滑坡。

        (2)6月14日以來,昌都地區(qū)連續(xù)降雨,雨水慢慢滲入松散土體,致使土顆粒間的有效應(yīng)力減小。6月20日晚,昌都地區(qū)再次發(fā)生強(qiáng)降水,雨水猛烈的沖刷導(dǎo)致本已松散的土體發(fā)生滑塌,液化的土壤和石塊混雜在一起從海通溝傾瀉而下,爆發(fā)泥石流。

        (3)原318國道在經(jīng)海通溝段高程較低,泥石流方量較大,原河道深度、寬度均較小,水流流速慢,泥石流下泄后很快填滿河道且緩慢的水流無法沖走淤塞的泥石流,時(shí)間一長,泥石流越積越多,最終形成堰塞湖。

        圖1 沖溝上游側(cè)

        圖2 沖溝下游側(cè)

        2.2堰塞體特性分析

        堰塞體主要由砂卵石、淤泥、樹木和大量孤石構(gòu)成。堰塞體沿G318道路走向長約180 m,上游側(cè)(垂直G318道路走向)寬度約為80 m,下游側(cè)(垂直G318道路走向) 寬度約為30 m,沖溝處寬度約為120 m(垂直G318道路走向),上下游落差達(dá)20 m。

        海通沖溝溝底虎口處寬度約為15 m,高程約為3 505 m,與G318國道相接處長度約為180 m,高程約為3 520 m,堰塞體成扇形淤積。泥石流沖積后,海通沖溝大面積出露基巖。沖溝兩側(cè)邊坡受泥石流沖刷作用多形成垂直邊坡,出露大量孤石并存在邊坡裂縫,隨時(shí)存在塌滑的可能。險(xiǎn)情現(xiàn)場情況如圖3所示。

        圖3 險(xiǎn)情現(xiàn)場示意圖

        3現(xiàn)場交通道路的布置

        3.1對外交通條件

        堰塞體上游距芒康縣20 km,堰塞體下游距四川省巴塘縣約150 km,分別以堰塞體上下游為起點(diǎn),通往這兩處的交通路線G318國道暢通,場外設(shè)備調(diào)運(yùn)及出渣運(yùn)輸無阻礙。

        3.2場內(nèi)交通條件

        經(jīng)現(xiàn)場勘察,G318道路芒康方向通往堰塞體上游的道路由武警交通部隊(duì)施工,暫形成2 m寬木質(zhì)便橋供人員及簡易設(shè)備通行至堰塞體上游。

        G318道路巴塘方向通往堰塞體下游的道路雖被泥石流隔斷,但短時(shí)間內(nèi)使用CAT330型挖掘機(jī)配合自卸車裝運(yùn)便可打通,既能夠滿足重型機(jī)械設(shè)備通行要求,同時(shí)也可作為人員緊急撤離的通道使用。

        4堰塞湖的處置

        4.1總體處置原則

        (1)圍繞降低水位、排除險(xiǎn)情的總目標(biāo)分階段實(shí)施,在安全、科學(xué)的前提下快速施工,同時(shí)注意加強(qiáng)動(dòng)態(tài)反饋,優(yōu)化調(diào)整方案。

        (2)泄流槽與引流溝成槽方法均采取機(jī)械開挖。

        (3)優(yōu)化施工組織,最大程度地降低對友鄰交通支隊(duì)修復(fù)318國道工作的干擾。

        4.2應(yīng)急疏通方案

        總體排險(xiǎn)思路為“開槽泄流,挖槽引流”。具體實(shí)施分堰塞湖除險(xiǎn)和沖溝治理兩個(gè)階段[1-3]。

        4.2.1堰塞湖除險(xiǎn)

        首先利用CAT330大型挖掘機(jī)配合自卸車裝運(yùn),打通G318國道巴塘方向至堰塞湖下游面的施工道路,使其具備重型機(jī)械設(shè)備通行能力(圖4)。

        圖4 G318國道部分疏通示意圖

        經(jīng)過對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地踏勘分析,確定泄流槽基本斷面為梯形,其優(yōu)點(diǎn):(1)利于“挖翻接力,分層開挖”,短時(shí)間內(nèi)能迅速形成高強(qiáng)度開挖;(2)便于渠底作業(yè),有利于擋水阻隔帶的預(yù)留及拆除;(3)取水口面積較大,可加大入槽流量。在現(xiàn)場測量放樣完成后,結(jié)合測量數(shù)據(jù)結(jié)果計(jì)算確定:梯形斷面長約200 m,底寬10 m,兩側(cè)邊坡為1:1.5;扇形引流溝底寬約5 m,深1.5 m,兩側(cè)邊坡為1:1.5。工程量:砂礫石開挖20 200 m3,砂礫石填筑16 100 m3。

        泄流槽開挖方案為“沿原河床中心線,自上而下,逐段分層開挖”。鑒于堰塞體具有的濕軟特性,機(jī)械要進(jìn)入堰塞體中心開挖泄流槽需要采用路基箱鋪筑作業(yè)。挖掘機(jī)進(jìn)入堰塞體中心后,在堰塞湖下游尾端預(yù)留一定寬度的阻隔帶,而后從此位置開始退挖,將中心部位渣料向左岸翻拋,位于G318國道上的另一臺挖掘機(jī)將部分翻拋渣料直接裝上自卸車運(yùn)走,部分填筑于岸邊,完成接力。此外,在泄洪槽開挖成型前,在G318道路下游未被破壞的合適位置架設(shè)一座36 m長的臨時(shí)橋連通左右岸,以便于在河道疏通后人員進(jìn)入右岸踏勘,對沖溝進(jìn)行下一步治理。初步開挖完成后的情況如圖5所示。

        圖5 泄流槽開挖示意圖

        在泄流槽初步開挖完成后,挖掘機(jī)退出堰塞體范圍,沿G318國道呈線性布置,相鄰兩臺挖掘機(jī)至少保持20 m間距。在確定搶險(xiǎn)人員、下游群眾撤離至安全地帶后,利用爆破方式炸開堰塞湖與泄流槽之間預(yù)留的阻隔帶,輔以人工引導(dǎo)水流歸槽。

        由于阻隔帶的作用,堰塞湖尾端與泄流槽取水口之間形成了較大的垂直落差,此外,在開挖泄流槽的過程中,人工將槽底形成了幾個(gè)小的梯段,這樣一來,水流由上一級階梯進(jìn)入下一級階梯時(shí)空氣將被帶入水流中,有利于形成有益侵蝕。與此同時(shí),長臂挖掘機(jī)在泄流槽取水口處不停地掏挖清障,源源不斷的氣體將被引入水流中,氣體溶入高速水流后,也可加大對下游泄流槽的沖刷。

        水流進(jìn)入泄流槽后,隨著流速的增加,水流的沖切作用將愈發(fā)強(qiáng)烈,這種沖切侵蝕主要表現(xiàn)為下切侵蝕和側(cè)蝕。下切侵蝕使泄流槽深度增加,側(cè)蝕則會掏空泄流槽溝腳而使巖岸懸空。為了減小這兩種侵蝕作用,隨著過流的加大,沿岸布置的挖掘機(jī)要將預(yù)留在岸邊的塊石拋填至槽底與槽腳,同時(shí)利用反鏟挖掘機(jī)的料斗拍實(shí)預(yù)留在岸邊的部分渣料。堰塞湖除險(xiǎn)后的情況如圖6所示。

        4.2.2沖溝治理

        在堰塞湖險(xiǎn)情排除、庫容銳減、過流穩(wěn)定后,挖掘機(jī)渡河進(jìn)入右岸,人員通過預(yù)先架設(shè)的臨時(shí)橋進(jìn)入右岸踏勘,準(zhǔn)備下一步的沖溝治理。

        由于先前泥石流的沖刷作用,海通溝地表裸露了大量的孤石、危石,溝口處還有大量的淤積體。為防止近期因再次強(qiáng)降雨引發(fā)泥石流而造成河道的二次堵塞,首先利用挖掘機(jī)挖除沖溝內(nèi)邊坡的孤石、危石及堆積體,沿垂直于原河道的海通溝方向形成一條“扇形”導(dǎo)流溝,修整、加固邊坡,最終的疏通情況如圖7所示。

        圖6 堰塞湖除險(xiǎn)后示意圖

        圖7 最終疏通示意圖

        4.3主要施工資源投入

        4.3.1主要施工設(shè)備投入

        共投入設(shè)備14臺(套),其中挖掘機(jī)5臺,指揮車4臺,駐勤車1臺,皮卡車1臺,油罐車1臺,發(fā)電機(jī)1臺,全站儀1臺。

        4.3.2主要施工人員投入

        本次搶險(xiǎn)共投入人力42人,其中指揮人員8人,挖機(jī)操作手9人,炮工8人,測量工2人,其他人員15人。

        5安全保障措施

        在整個(gè)險(xiǎn)情處置過程中,所實(shí)施的安保措施為:

        (1)進(jìn)入現(xiàn)場后,前進(jìn)指揮所迅速對險(xiǎn)情區(qū)域拉警戒線封閉,一方面派出安全人員檢查下游

        群眾疏散情況;一方面在堰塞湖上、下游和淤積體上、下游較高地勢處設(shè)置安全監(jiān)控點(diǎn),派安全員輪班作業(yè),及時(shí)觀察險(xiǎn)情動(dòng)向。

        (2)定時(shí)對右岸邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測,做好邊坡滑塌應(yīng)急預(yù)案;

        (3)定時(shí)對堰塞湖水位進(jìn)行監(jiān)測,做好決堤應(yīng)急逃生預(yù)案。

        (4)做好夜間照明和執(zhí)勤警戒工作。

        (5)泄流槽開挖過程中,每臺挖掘機(jī)配備兩名安全員,不間斷觀察機(jī)械四周地質(zhì)和水位情況,并通過對講機(jī)與機(jī)械操作手保持通話暢通。

        (6)保持較大的機(jī)械操作間距,一方面減少機(jī)械間的相互干擾,另一方面減少機(jī)械高強(qiáng)度震動(dòng)對堰塞湖壩體安全的影響。

        (7)與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T緊密聯(lián)系,第一時(shí)間獲得天氣情況,在施工現(xiàn)場醒目位置設(shè)置晴雨表并實(shí)時(shí)更新。

        6結(jié)語

        西藏芒康縣海通溝堰塞湖排險(xiǎn)及河道應(yīng)急疏通是一次較小規(guī)模的搶險(xiǎn)任務(wù),經(jīng)過實(shí)地踏勘,全面了解災(zāi)情成因和現(xiàn)場環(huán)境后,在“開槽泄流,挖槽引流”的總體處置思路指導(dǎo)下,制定了“兩步走”的排險(xiǎn)方案:第一步,開挖泄流槽,主動(dòng)降低堰塞湖水位,排除首要威脅;第二步,治理沖溝,消除后續(xù)隱患,預(yù)防二次災(zāi)害。整個(gè)除險(xiǎn)過程指導(dǎo)科學(xué),組織嚴(yán)密,處置有效,確保了人民群眾生命安全,避免了大的經(jīng)濟(jì)損失,所取得的經(jīng)驗(yàn)可以作為堰塞湖成功處置的典范,供后續(xù)除險(xiǎn)工程借鑒。

        參考文獻(xiàn):

        [1]趙秀玲,馬學(xué)強(qiáng).“5·12”汶川地震堰塞湖應(yīng)急處置工程除險(xiǎn)實(shí)踐[J].水利水電技術(shù),2012,43(1):48-51.

        [2]陳曉清,崔鵬,趙萬玉,等.“5·12”汶川地震堰塞湖應(yīng)急處置措施的討論—以唐家山堰塞湖為例[J].山地學(xué)報(bào),2010,28(3):350-357.

        [3]周宏偉,楊興國,李洪濤,等.地震堰塞湖排險(xiǎn)技術(shù)與治理保護(hù)[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版),2009,41(3):96-101.

        魏海兵(1987-),男,陜西延安人,助理工程師,碩士,從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作;

        王永平(1968-),男,陜西甘泉人,高級工程師,學(xué)士,從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作..

        (責(zé)任編輯:李燕輝)

        收稿日期:2015-07-10

        文章編號:1001-2184(2015)04-0003-03

        文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

        中圖分類號:TV52;TV853;X43

        作者簡介:

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