海通溝堰塞湖排險(xiǎn)及河道疏通施工技術(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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(tái)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(duì)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(tái)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(jí)階梯進(jìn)入下一級(jí)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(duì)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(huì)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(tái)(套)，其中挖掘機(jī)5臺(tái)，指揮車4臺(tái)，駐勤車1臺(tái)，皮卡車1臺(tái)，油罐車1臺(tái)，發(fā)電機(jī)1臺(tái)，全站儀1臺(tái)。

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(duì)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(duì)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(duì)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(tái)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(duì)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(duì)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(jí)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(hào):1001-2184(2015)04-0003-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):TV52;TV853;X43

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