“抽槽筑粘土截水墻”技術(shù)在土質(zhì)堤防搶險(xiǎn)中的應(yīng)用

龔建新，吳衛(wèi)國，蘇章錦，韓志剛，汪劍斌，曹建宇，吳小計(jì)

(1.江西省上饒市水利局，江西 上饒 334000；2.江西省鄱陽縣水利局，江西 鄱陽 333100；3.江西省上饒市水利科學(xué)研究所，江西 上饒 334000)

0 引 言

千里之堤毀于蟻穴，土質(zhì)堤防穿堤孔洞漏水，一般特點(diǎn)是先兆不明顯，難發(fā)現(xiàn)，來勢兇，變化快，是造成潰堤的主要險(xiǎn)情之一。對于這種險(xiǎn)情，常用的搶險(xiǎn)方法是在圩堤臨水側(cè)堤坡上截水，做洞口封堵、粘土外戧、鋪防水薄膜等；在圩堤背水側(cè)堤坡上排水，做減壓圍井、排水反濾、導(dǎo)滲溝等[1，2]。然而，對于圩堤穿堤孔洞漏水險(xiǎn)情多，擋水時(shí)間長，傳統(tǒng)的搶險(xiǎn)方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)工、費(fèi)料，而且處理不徹底。我們在2016～2017年鄱陽縣圩堤搶險(xiǎn)上，開發(fā)了“抽槽筑粘土截水墻”堤防搶險(xiǎn)新技術(shù)，為土質(zhì)堤防搶險(xiǎn)技術(shù)提供了新的成功案例。

1 “抽槽筑粘土截水墻”搶險(xiǎn)技術(shù)開發(fā)背景

鄱陽縣蓮湖鄉(xiāng)為鄱陽湖中的一個(gè)島鄉(xiāng)，蓮北、蓮南圩位于島的南北兩側(cè)，蓮北圩保護(hù)耕地面積1 433.33 hm2，堤線總長約16.7 km；蓮南圩保護(hù)耕地面積1 000 hm2，堤線總長約7.8 km。

2016年汛期，受超強(qiáng)厄爾尼諾現(xiàn)象的影響，冷暖空氣交替，長江中下游普降暴雨。2016年7月，鄱陽湖受五河來水和長江洪水倒灌影響，水位持續(xù)上漲，并長期維持高水位。7月3日20時(shí)40分，與蓮湖鄉(xiāng)隔水相望的鄱陽站水位達(dá)到警戒水位19.50 m(吳淞高程系統(tǒng)，下同)。7月10日16時(shí)，最高水位達(dá)21.42 m。至8月1日15時(shí)，水位回落至警戒水位19.50 m，鄱陽站水位超警戒水位29天，是本世紀(jì)以來最大洪水。

由于蓮北、蓮南圩自1998年、1999年后再?zèng)]有遭遇過大洪水，故堤防年久失修，雜草叢生、蘆葦成林、樹木茂盛，堤身上蟻巢、鼠洞、蛇洞數(shù)不勝數(shù)，還發(fā)現(xiàn)了獾和野豬的洞穴。在鄱陽湖水位長期維持在高水位的情況下，蓮北、蓮南圩滲漏險(xiǎn)情不斷，險(xiǎn)象環(huán)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在超警戒水位29天內(nèi)，蓮北、蓮南圩共發(fā)生各種險(xiǎn)情488處，大部分為穿堤孔洞滲漏險(xiǎn)情，其中重大穿堤孔洞滲漏險(xiǎn)情67處，以蓮北圩的蓮青段、毛家段、聯(lián)合段、裕豐段，蓮南圩的虎山段等穿洞滲漏險(xiǎn)情為最，蓮北蓮青段穿堤孔洞滲漏，在7月8日凌晨險(xiǎn)些造成潰堤，經(jīng)竭盡全力搶護(hù)，險(xiǎn)情才得以控制。為此，鄱陽縣防汛抗旱指揮部下達(dá)了準(zhǔn)備撤離工作的指示。蓮湖人民的生命財(cái)產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅。

2 “抽槽筑粘土截水墻”搶險(xiǎn)技術(shù)的應(yīng)用

面對穿堤孔洞滲漏險(xiǎn)情，首先采用的是粘土外戧、反濾井、導(dǎo)滲溝等，險(xiǎn)情暫時(shí)得以控制。然而，在外湖水位持續(xù)高漲的情況下，新的穿堤孔洞滲漏險(xiǎn)情不斷出現(xiàn)。由于受到堤坡上蘆葦、灌木、樹叢的影響，粘土外戧截水效果很差。傳統(tǒng)的反濾圍井被動(dòng)地應(yīng)付不斷出現(xiàn)的新滲漏點(diǎn)；隨著水位居高不下，漏水點(diǎn)不斷增加，消耗了大量的人力、物力和時(shí)間，但險(xiǎn)情卻越來越嚴(yán)重。

有沒有更有效、更主動(dòng)的搶險(xiǎn)方法？經(jīng)過實(shí)地察看和認(rèn)真分析，萌生了“抽槽筑粘土截水墻”的搶險(xiǎn)新思路。遵循“前堵后導(dǎo)”的基本原理[2]，目的是“截水”，方法是“筑墻”，材料是“粘土”，手段是“抽槽”。但是在高水頭壓力下，在堤頂開槽，是教科書和搶險(xiǎn)手冊上沒有的。經(jīng)過防訊專家組與現(xiàn)場搶險(xiǎn)人員的反復(fù)商討，在得到基本認(rèn)可的情況下，首先選擇蓮北圩7月8日凌晨出現(xiàn)重大堤身穿孔漏水險(xiǎn)情，險(xiǎn)遭潰堤的漏水點(diǎn)進(jìn)行試點(diǎn)。首戰(zhàn)告捷后，又經(jīng)過不斷摸索，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這項(xiàng)新技術(shù)逐漸完善。只需一兩臺(tái)挖機(jī)，幾十方粘土，幾分鐘時(shí)間，即可讓一個(gè)或多個(gè)漏水點(diǎn)徹底干涸。既減輕了搶險(xiǎn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，又節(jié)省了搶險(xiǎn)物料。

傳統(tǒng)的搶險(xiǎn)方法，堤身滲漏孔洞依然存在，再遭遇洪水，仍然會(huì)滲漏。而抽槽筑粘土截水墻技術(shù)將粘土截水墻作為堤防防滲心墻，將長期發(fā)揮防滲效益。更為突出的是，該技術(shù)，既可以在堤防搶險(xiǎn)中復(fù)制，也可以在堤防除險(xiǎn)加固中推廣應(yīng)用。采用此項(xiàng)技術(shù)在蓮湖鄉(xiāng)成功地處理了大的堤身穿孔險(xiǎn)情67處。并應(yīng)用現(xiàn)場推廣這項(xiàng)技術(shù)到其他堤防上。如鄱陽縣中洲圩、潼豐聯(lián)圩、西河西聯(lián)圩等，均取得良好效果。為鄱陽縣2016年防汛搶險(xiǎn)做出了重大貢獻(xiàn)，也取得了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2017年汛期，蓮北、蓮南圩再一次遭遇大洪水襲擊，2017年7月1～17日，圩堤全線超警戒線，最高水位(7月6日)20.90 m，再一次采用“抽槽筑粘土截水墻”技術(shù)，在蓮北圩成功地處理了大的堤身穿孔險(xiǎn)情15處。特別是蓮北圩毛家段7個(gè)堤身穿孔漏水點(diǎn)，直徑均在5 cm以上，其中3個(gè)直徑達(dá)20 cm，是老鼠洞和蟻穴，立體交叉，盤根錯(cuò)節(jié)，通過9處抽槽，抽槽長度達(dá)30m，將7個(gè)堤身穿孔漏水點(diǎn)全部徹底封堵，為蓮北圩2017年防汛搶險(xiǎn)的勝利起到?jīng)Q定性的作用。

3 “抽槽筑粘土截水墻”搶險(xiǎn)技術(shù)總結(jié)

3.1 準(zhǔn)備工作

(1)安全保護(hù)。在圩堤背水側(cè)堤坡上的穿洞滲漏出水口處做反濾圍井，保護(hù)出口，控制險(xiǎn)情進(jìn)一步惡化，并為“抽槽筑粘土截水墻”贏得搶險(xiǎn)時(shí)間。在圩堤的臨水側(cè)堤坡進(jìn)行培土幫護(hù)，確?！俺椴壑惩两厮畨Α弊鳂I(yè)安全進(jìn)行。

(2)備料?；靥钔亮媳仨殏淞铣渥?，要求粘土料的粘粒含量符合要求，含水量適中，不含雜草、樹根、石塊等，基本滿足均質(zhì)土壩筑壩土質(zhì)的要求。

(3)挖槽機(jī)械。一般要求2臺(tái)挖掘機(jī)(一主一副)，主挖掘機(jī)型號(hào)大小應(yīng)滿足開挖深度要求，副挖掘機(jī)配合作業(yè)。

3.2 抽槽

(1)定位。綜合考慮堤身穿洞滲漏出水點(diǎn)最早出現(xiàn)位置及變化、滲漏水量、渾濁度，以及地形地貌和地表植被等情況，確定第一槽的位置。開槽位置一般選擇堤頂靠近臨水側(cè)堤坡一側(cè)，該部位是滲漏孔洞距離堤頂最近的位置。對于臨水側(cè)堤坡坡度陡于1∶2.5的堤防，開槽線盡量靠近堤軸線，以保證開槽邊緣距水邊有一定的安全距。

(2)槽寬。一般為挖掘機(jī)挖斗寬度，開槽寬度根據(jù)堤身土質(zhì)初定，視土質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整，槽口可開挖呈“V”形、“U”形或倒“凸”形。

(3)槽長。一般以挖掘機(jī)作業(yè)時(shí)履帶不移動(dòng)，挖掘機(jī)機(jī)械臂工作長度為佳，同時(shí)根據(jù)出水點(diǎn)的位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

(4)槽深。開挖深度一般為3.00～6.00 m左右，如挖掘機(jī)機(jī)械臂臂長有限，可事先適當(dāng)降低挖掘機(jī)座位高度。并根據(jù)出水點(diǎn)的高程、開挖情況確定最終開挖深度。

(5)挖槽。采用挖掘機(jī)成槽(長方形)，主、副挖掘機(jī)面對面布置，主挖掘機(jī)挖槽、副挖掘機(jī)配合。

(6)后序槽。根據(jù)前序槽開挖的效果，以及前序槽內(nèi)土質(zhì)及濕潤情況，決定是否繼續(xù)開挖及后序槽的位置。

3.3 土方回填及夯實(shí)

(1)挖斷堤身滲水孔洞后，應(yīng)迅速回填、夯實(shí)粘土(一般30 cm為一層)，構(gòu)筑成粘土截水墻；槽內(nèi)主要采用挖掘機(jī)挖斗夯實(shí)，槽內(nèi)邊角采用挖掘機(jī)挖斗擠壓密實(shí)，靠近堤頂部位采用挖掘機(jī)履帶進(jìn)行必要的碾壓。

(2)如需要連續(xù)開槽，一定要在前序槽粘土回填完成后，才能進(jìn)行后序槽開挖。后續(xù)槽與前槽之間應(yīng)進(jìn)行有效搭接，形成連續(xù)粘土截水墻。

(3)槽內(nèi)土方回填及夯實(shí)應(yīng)迅速及時(shí)，避免塌孔。一般情況下，主挖掘機(jī)最后一斗土一出槽，副挖掘機(jī)將準(zhǔn)備好的一斗粘土迅速回填。

(4)如遇下雨時(shí)搶險(xiǎn)，粘土截水墻成型后應(yīng)及時(shí)采用防水布表面覆蓋保護(hù)，避免雨水滲入。

(5)對于槽內(nèi)滲水量大，粘土回填后含水量高的槽段，以及下雨時(shí)應(yīng)急搶險(xiǎn)的槽孔，應(yīng)插上標(biāo)桿，或作上記號(hào)，在斷流后的第二天，或在天晴后，對該槽段進(jìn)行重新開挖，回填滿足要求的粘土。一般情況下，重新開挖的槽孔，基本無水或滲水很小。

4 “抽槽筑粘土截水墻”搶險(xiǎn)技術(shù)施工要點(diǎn)

(1)“抽槽筑粘土截水墻”搶險(xiǎn)技術(shù)，適用于堤高6.00 m以下土質(zhì)堤防穿堤孔洞漏水險(xiǎn)情。

(2)堤防是一個(gè)擋水整體，實(shí)施“抽槽筑粘土截水墻”搶險(xiǎn)技術(shù)，之前須做好充分準(zhǔn)備，實(shí)施時(shí)應(yīng)有序而快速，否則易發(fā)生塌孔塌坡等險(xiǎn)情。

(3)“抽槽筑粘土截水墻”搶險(xiǎn)技術(shù)的關(guān)鍵是開槽，主要是控制塌孔。當(dāng)?shù)躺硗临|(zhì)較差時(shí)，應(yīng)事先降低準(zhǔn)備開挖槽段的局部堤頂，避免或減少塌孔。對于塌孔嚴(yán)重的，可在開槽前對開槽部位堤身進(jìn)行挖掘機(jī)碾壓、夯實(shí)；或采取邊挖邊夯；或邊挖邊摻粘土、再邊挖邊夯等方法進(jìn)行開槽。

(4)挖掘機(jī)作業(yè)時(shí)，挖掘機(jī)履帶盡量不移動(dòng)，或少移動(dòng)，以減少對槽壁的擾動(dòng)。

(5)槽內(nèi)挖出的土料用于圩堤兩側(cè)邊坡的幫護(hù)，要放置在距離槽頂兩側(cè)稍遠(yuǎn)處，以避免增加孔壁附加荷載。

(6)回填的粘土必須準(zhǔn)備充分，由于槽孔周邊不能堆放太多的粘土料，故采用自卸汽車備土，保證能迅速卸土于槽邊，便于入槽。

(7)盡量在白天和晴天實(shí)施施工，必須在晚上施工的，應(yīng)做好照明工作，下大雨時(shí)盡量不施工。

(8)搶險(xiǎn)技術(shù)實(shí)施時(shí)，搶險(xiǎn)專家必須旁站，現(xiàn)場指導(dǎo)挖掘機(jī)搶險(xiǎn)作業(yè)，一方面密切關(guān)注槽里的變化，對槽的形狀、開挖方向和開挖深度及時(shí)做出調(diào)整；另一方面嚴(yán)格控制粘土的回填質(zhì)量。

(9)挖掘機(jī)活動(dòng)范圍內(nèi)禁止無關(guān)人員活動(dòng)，確保搶險(xiǎn)作業(yè)安全。

(10)汛后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行完善處理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李繼業(yè).，張慶華，郗忠梅，等編著.河道堤防工程搶險(xiǎn)防護(hù)實(shí)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.03.

[2] 江西省防汛抗旱總指揮部辦公室，江西省水利科學(xué)研究院.堤防防汛搶險(xiǎn)手冊[Z].2016年7月.