柳園口險工險情搶險分析

□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）

0 引言

柳園口險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、護岸13段、共計52道。出現(xiàn)險情的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，柳園口險工工程39壩3支壩、4支壩一直緊靠大河主溜，工程長時間受到大溜沖刷，經(jīng)10多天的長時間浸泡，雖經(jīng)2009、2010年相繼搶險，致使柳園口險工工程39壩4支壩不斷發(fā)生險情，險情類別均為根坦石下蟄，為一般險情。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，并且由于長時間受到大流量高水位的沖刷和浸泡。

1 柳園口險工出險過程、搶護情況

1.1 工程出險過程

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，柳園口險工3支壩、4支壩相繼發(fā)生險情，共發(fā)生險情37次，其中2支壩1次（一般險情1次）、3支壩13次（一般險情11次，較大險情2次），4支壩24次（一般險情18次，較大險情6次）。險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，柳園口險工39壩2支壩、3支壩、4支壩相繼發(fā)生險情，共發(fā)生險情38次，其中2支壩1次（一般險情1次）、3支壩13次（一般險情11次，較大險情2次），4支壩24次（一般險情18次，較大險情6次）。險情類別主要為根坦石下蟄、壩基坍塌。

1.2 險情搶護情況

在2011年汛期，柳園口險工共出現(xiàn)了8次較大險情，搶險共消耗了石料6249.83，搶險總投資400萬左右，其中幾次較大險情的搶護情況如下：

7月1日12時，39壩4支壩YS+120 m～YS+140 m處發(fā)生較大險情，出險類別為根坦石下蟄，出險體積為400 m3，根據(jù)出險情況確定出險方案為拋散石。緊接著在13時55分，39壩4支壩YS+130～YS+146迎水處出現(xiàn)壩基坍塌入水，土胎外露險情，出險體積為684 m3，出險長度達16 m，且河勢大溜正沖刷出險位，經(jīng)搶險指揮部會商，搶險方案為利用大柳石摟廂護胎，控制住大溜沖刷后進行壩體恢復(fù)。

7月3日14時05分，柳險工 39壩3支壩QT+139～XK+155發(fā)生根坦石下蟄較大險情，體積為360 m3，根據(jù)出險情況確定出險方案為拋散石。該次險情搶護完成之后,在7月4日10時10時,柳險工39壩3支壩YS+100～SK+140發(fā)生壩基坍塌險情,在迎水面40 m處出現(xiàn)一條體積1008 m3的險情，經(jīng)搶險指揮部會商，搶險方案為利用大柳石摟廂護胎，控制住大溜沖刷后進行壩體恢復(fù)。

2 出險原因分析

分析39壩3支壩和4支壩險情原因主要是，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,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)時壩頂設(shè)計高程81.18 m，灘面平均高80.60 m，基坑設(shè)計挖深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)較大險情的重要原因是根石嚴重不足，因柳園口支壩在建設(shè)時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)的長時間浸泡，工程基礎(chǔ)底部根石被掏空，工程根石走失嚴重，致使工程發(fā)生根坦石下蟄、壩基坍塌險情。

另外，鉛絲籠沉排技術(shù)主要缺點是，在河水大溜沖刷壩時，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)致較大險情和重大險情的發(fā)生。

3 工程搶險方案及險情分析

在柳園口39壩3支壩、4支道支壩出現(xiàn)較大險情后，迅速通知龍亭區(qū)防指，立即在現(xiàn)場成立臨時搶險指揮部，同時向上級報請調(diào)用機動搶險隊，在請求調(diào)用機動搶險隊的同時，還調(diào)用的亦工亦農(nóng)搶險隊。同時根據(jù)現(xiàn)場出險情況，區(qū)防指會同現(xiàn)場的搶險技術(shù)人員對險情進行了會商，根據(jù)出險狀況和河勢情況，確定搶險方法。柳園口39壩3、4道支壩搶險主要采用的方法有：一是拋石搶護法；二是鉛絲籠搶護法；三是柳石枕搶護法；四是柳石摟廂搶護法。搶險技術(shù)人員首先要查看當(dāng)前出險壩垛的溜勢，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，該險情為壩基坍塌，坦石與壩基同時滑入水中，屬較大險情。

4 結(jié)語

4.1 完善工程配套措施

防洪工程的設(shè)計、建設(shè)和配套要進一步加強。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，減少險情的發(fā)生。

4.2 搶險料物要集中存放

建議搶險料物要集中存放，定點儲備，因為這次柳園口出現(xiàn)的險情是連續(xù)發(fā)生的，僅靠柳園口險工本壩儲備的石料，不足以滿足搶險的需要，為做到險情的“搶早搶小”，應(yīng)在未出險的壩垛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壩地，才能有把握控制住險情。

4.3 根石點搶險預(yù)加固

搶險預(yù)加固，加固根石點，我們在3支壩2010年拋投了兩處根石點，從今年的險情來看，去年拋投根石點的地方，未出現(xiàn)像4支壩一樣的險情，從而控制了河勢的導(dǎo)向，減小了壩垛的出險機率。根據(jù)探摸的情況來看，一般壩前大溜頂沖淘刷深度可達5～8 m，大回溜淘刷的深度可達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。

4.4 次要壩岸的防護不能輕視

每當(dāng)壩岸靠河時，根據(jù)當(dāng)前河勢情況，要及時探摸根石，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，都要及時增拋根石，防止在基礎(chǔ)薄弱的壩岸發(fā)生突然的險情。

4.5 加大鉛絲籠拋石使用量

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，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)代防洪搶險技術(shù)〔M〕.鄭州：黃河水利出版社，2010.