□李國順 □段真真 □朱艷艷(開封黃河河務(wù)局第一黃河河務(wù)局)
柳園口險(xiǎn)工位于開封城北柳園口鄉(xiāng)大馬莊村西之間,距開封市區(qū)9 km,相應(yīng)大堤公里樁號83+263~87+550處,順堤長4287 m,現(xiàn)有壩27道、垛12座、護(hù)岸13段、共計(jì)52道。出現(xiàn)險(xiǎn)情的39壩3支壩、4支壩修建1990年,修建該壩的目的是為了控導(dǎo)該段河勢,4支壩位于相應(yīng)大堤公里樁號86+830處,壩面高程81.18 m,壩長160m,壩頂寬15 m,裹護(hù)長度160 m,根石深度10.45(據(jù)2010年根石探測成果),本壩為建設(shè)結(jié)構(gòu)為亂石結(jié)構(gòu)。
2011年6月29日黃河調(diào)水調(diào)沙以來,柳園口險(xiǎn)工工程39壩3支壩、4支壩一直緊靠大河主溜,工程長時(shí)間受到大溜沖刷,經(jīng)10多天的長時(shí)間浸泡,雖經(jīng)2009、2010年相繼搶險(xiǎn),致使柳園口險(xiǎn)工工程39壩4支壩不斷發(fā)生險(xiǎn)情,險(xiǎn)情類別均為根坦石下蟄,為一般險(xiǎn)情。6月30日,小浪底水庫按3400 m3/s均勻控泄,由于小浪底減少出庫流量,39壩4支壩又是送溜至北岸大宮工程的最后一道壩,工程一直受大溜沖刷,并且由于長時(shí)間受到大流量高水位的沖刷和浸泡。
自2011年黃河第13次調(diào)水調(diào)沙以來,由于受到調(diào)水調(diào)沙大流量洪水的沖刷及浸泡,柳園口險(xiǎn)工3支壩、4支壩相繼發(fā)生險(xiǎn)情,共發(fā)生險(xiǎn)情37次,其中2支壩1次(一般險(xiǎn)情1次)、3支壩13次(一般險(xiǎn)情11次,較大險(xiǎn)情2次),4支壩24次(一般險(xiǎn)情18次,較大險(xiǎn)情6次)。險(xiǎn)情類別主要為根坦石下蟄、壩基坍塌。
自2011年6月19日調(diào)水調(diào)沙以來,由于受到調(diào)水調(diào)沙大流量洪水的沖刷及浸泡,柳園口險(xiǎn)工39壩2支壩、3支壩、4支壩相繼發(fā)生險(xiǎn)情,共發(fā)生險(xiǎn)情38次,其中2支壩1次(一般險(xiǎn)情1次)、3支壩13次(一般險(xiǎn)情11次,較大險(xiǎn)情2次),4支壩24次(一般險(xiǎn)情18次,較大險(xiǎn)情6次)。險(xiǎn)情類別主要為根坦石下蟄、壩基坍塌。
在2011年汛期,柳園口險(xiǎn)工共出現(xiàn)了8次較大險(xiǎn)情,搶險(xiǎn)共消耗了石料6249.83,搶險(xiǎn)總投資400萬左右,其中幾次較大險(xiǎn)情的搶護(hù)情況如下:
7月1日12時(shí),39壩4支壩YS+120 m~YS+140 m處發(fā)生較大險(xiǎn)情,出險(xiǎn)類別為根坦石下蟄,出險(xiǎn)體積為400 m3,根據(jù)出險(xiǎn)情況確定出險(xiǎn)方案為拋散石。緊接著在13時(shí)55分,39壩4支壩YS+130~YS+146迎水處出現(xiàn)壩基坍塌入水,土胎外露險(xiǎn)情,出險(xiǎn)體積為684 m3,出險(xiǎn)長度達(dá)16 m,且河勢大溜正沖刷出險(xiǎn)位,經(jīng)搶險(xiǎn)指揮部會商,搶險(xiǎn)方案為利用大柳石摟廂護(hù)胎,控制住大溜沖刷后進(jìn)行壩體恢復(fù)。
7月3日14時(shí)05分,柳險(xiǎn)工 39壩3支壩QT+139~XK+155發(fā)生根坦石下蟄較大險(xiǎn)情,體積為360 m3,根據(jù)出險(xiǎn)情況確定出險(xiǎn)方案為拋散石。該次險(xiǎn)情搶護(hù)完成之后,在7月4日10時(shí)10時(shí),柳險(xiǎn)工39壩3支壩YS+100~SK+140發(fā)生壩基坍塌險(xiǎn)情,在迎水面40 m處出現(xiàn)一條體積1008 m3的險(xiǎn)情,經(jīng)搶險(xiǎn)指揮部會商,搶險(xiǎn)方案為利用大柳石摟廂護(hù)胎,控制住大溜沖刷后進(jìn)行壩體恢復(fù)。
分析39壩3支壩和4支壩險(xiǎn)情原因主要是,由于調(diào)水調(diào)沙下泄流量加大,加之39壩的3道支壩在1990年建設(shè)時(shí),該壩采用的是土工布鉛絲籠沉排技術(shù),整體結(jié)構(gòu)所用材料,土工布兩層(有紡、無紡)以及柳秸料,鉛絲籠網(wǎng)片,石料、木樁等。當(dāng)時(shí)壩頂設(shè)計(jì)高程81.18 m,灘面平均高80.60 m,基坑設(shè)計(jì)挖深4~4.50 m,底寬8 m,鉛絲籠長10 m,籠高0.50 m。
柳園口39壩3支壩、4支壩出現(xiàn)較大險(xiǎn)情的重要原因是根石嚴(yán)重不足,因柳園口支壩在建設(shè)時(shí)采用的是鉛絲籠沉排技術(shù),每道支壩的單斷面根坦石數(shù)量為12 m3,3支壩根坦石數(shù)量僅為1980 m3,4支壩的根坦石數(shù)量僅為1920 m3,還由于該壩受到大溜沖刷和對工程基礎(chǔ)的長時(shí)間浸泡,工程基礎(chǔ)底部根石被掏空,工程根石走失嚴(yán)重,致使工程發(fā)生根坦石下蟄、壩基坍塌險(xiǎn)情。
另外,鉛絲籠沉排技術(shù)主要缺點(diǎn)是,在河水大溜沖刷壩時(shí),由于壩前沖刷水深,已超過沉排下沉深度,在排體下面坡度突然變陡,形成“頭重底空”,在重力的作用下,拉斷鉛絲籠,以強(qiáng)大的下滑力撕裂上部的土工布,致使該壩極易發(fā)生猛墩猛蟄情況的發(fā)生,從而導(dǎo)致較大險(xiǎn)情和重大險(xiǎn)情的發(fā)生。
在柳園口39壩3支壩、4支道支壩出現(xiàn)較大險(xiǎn)情后,迅速通知龍亭區(qū)防指,立即在現(xiàn)場成立臨時(shí)搶險(xiǎn)指揮部,同時(shí)向上級報(bào)請調(diào)用機(jī)動搶險(xiǎn)隊(duì),在請求調(diào)用機(jī)動搶險(xiǎn)隊(duì)的同時(shí),還調(diào)用的亦工亦農(nóng)搶險(xiǎn)隊(duì)。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場出險(xiǎn)情況,區(qū)防指會同現(xiàn)場的搶險(xiǎn)技術(shù)人員對險(xiǎn)情進(jìn)行了會商,根據(jù)出險(xiǎn)狀況和河勢情況,確定搶險(xiǎn)方法。柳園口39壩3、4道支壩搶險(xiǎn)主要采用的方法有:一是拋石搶護(hù)法;二是鉛絲籠搶護(hù)法;三是柳石枕搶護(hù)法;四是柳石摟廂搶護(hù)法。搶險(xiǎn)技術(shù)人員首先要查看當(dāng)前出險(xiǎn)壩垛的溜勢,分析上下游河勢的變化趨勢,利用探水桿探摸了當(dāng)前的壩前水深,以及河底土質(zhì)情況,經(jīng)探摸39壩2、3、4道支壩的河底土質(zhì)為淤沙。
該壩在調(diào)水調(diào)沙期一直受大溜沖刷情況下,壩底被洪水淘空,根石走失嚴(yán)重,造成坦石與土胎整體下蟄。坦石坍塌后,壩體土胎經(jīng)長時(shí)間浸泡,且在大水的直接沖刷下,不斷坍塌入水。經(jīng)高級技術(shù)人員分析,該險(xiǎn)情為壩基坍塌,坦石與壩基同時(shí)滑入水中,屬較大險(xiǎn)情。
防洪工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和配套要進(jìn)一步加強(qiáng)。目前柳園口已建成的39壩4道支壩主要是控導(dǎo)河勢,送溜至對岸大宮工程,但是由于4道不能有效控導(dǎo)河勢,造成目前已靠河的3支壩和4支壩受到大溜的持續(xù)淘刷,若在柳園口險(xiǎn)工上首建造上延工程和下延4支壩將可有效控導(dǎo)河勢,減少險(xiǎn)情的發(fā)生。
建議搶險(xiǎn)料物要集中存放,定點(diǎn)儲備,因?yàn)檫@次柳園口出現(xiàn)的險(xiǎn)情是連續(xù)發(fā)生的,僅靠柳園口險(xiǎn)工本壩儲備的石料,不足以滿足搶險(xiǎn)的需要,為做到險(xiǎn)情的“搶早搶小”,應(yīng)在未出險(xiǎn)的壩垛3~5道壩儲備1萬m3的石料,存放位置可以存放在背河的護(hù)壩地,才能有把握控制住險(xiǎn)情。
搶險(xiǎn)預(yù)加固,加固根石點(diǎn),我們在3支壩2010年拋投了兩處根石點(diǎn),從今年的險(xiǎn)情來看,去年拋投根石點(diǎn)的地方,未出現(xiàn)像4支壩一樣的險(xiǎn)情,從而控制了河勢的導(dǎo)向,減小了壩垛的出險(xiǎn)機(jī)率。根據(jù)探摸的情況來看,一般壩前大溜頂沖淘刷深度可達(dá)5~8 m,大回溜淘刷的深度可達(dá)3~7 m,因此,要想根石穩(wěn)固,在深度方面應(yīng)超過水深3 m以上,在坡度方面應(yīng)大于1:1以上,在厚度方面應(yīng)在3 m以上。
每當(dāng)壩岸靠河時(shí),根據(jù)當(dāng)前河勢情況,要及時(shí)探摸根石,了解壩前水深及根石變化狀況,不論主壩或次壩,根石坡度過陡,壩前水深超過根石深度時(shí),都要及時(shí)增拋根石,防止在基礎(chǔ)薄弱的壩岸發(fā)生突然的險(xiǎn)情。
當(dāng)所處河道為“寬、淺、散、亂”,易出現(xiàn)橫河斜河,溜勢多變工程情況時(shí),據(jù)資料顯示,石塊<70 kg都能被大溜沖刷走失,現(xiàn)在備的石料大多塊小,因此必須注意適當(dāng)多拋石籠,尤其是根石的外層。石籠一般以l~2 m3為宜,拋籠同時(shí)應(yīng)結(jié)合拋石,對水上根石坡和頂,盡量用大石較好。對坦石部位,一般以亂石坦或亂石排壘,坡度1:10~1:1.30為宜。
[1]羅慶君.防汛搶險(xiǎn)技術(shù)〔S〕.鄭州:黃河水利出版社,2000.
[2]高興利.現(xiàn)代防洪搶險(xiǎn)技術(shù)〔M〕.鄭州:黃河水利出版社,2010.