理论教育 洪水危机应急预案编制和处理技术

洪水危机应急预案编制和处理技术

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:对可能产生建筑物塌陷的,应在堤临水面修筑挡水围堰或重新筑堤等。在临水截渗时,靠近建筑物侧墙和涵管附近不要用土袋抛填,以免产生集中渗漏;切忌乱抛块石或块状物,以免架空,达不到截渗目的。当穿堤建筑物已发生严重的接触冲刷险情而无有效抢护措施时,可在堤临水侧或堤背水侧筑新堤封闭,汛后作彻底处理。首先应考虑抢险预案措施,根据地形、水情、人力、物力、抢护工程量及机械化作业情况,确定是筑临水围堤还是背水围堤。

洪水危机应急预案编制和处理技术

(一)接触冲刷应急工程处理技术

接触冲刷险情发生在有穿堤建筑物的地方或土料层间系数大的堤段。由于穿堤建筑物多为刚性结构,在汛期高水位持续作用下,其与土堤的结合部位,极有可能产生位移张开,使水沿缝渗漏,形成接触冲刷险情。尤其是一些穿堤建筑物直接坐落在沙基上,其接触面渗水将给建筑物安全带来极大的影响。

1.接触冲刷险情的产生原因及其判别

(1)接触冲刷险情产生的原因。接触冲刷险情产生的原因主要有:①与穿堤建筑物接触的土体回填不密实;②建筑物与土体结合部位有生物活动;③止水齿墙(槽、环)失效;④一些老的涵箱断裂变形;⑤超设计水位的洪水作用;⑥穿堤建筑物的变形引起结合部位不密实或破坏等;⑦土堤直接修建在卵石堤基上;⑧堤基土中层间系数太大的地方,如粉砂与卵石间也易产生接触冲刷。该类险情可以结合管涌险情来考虑,仅讨论穿堤建筑物的接触冲刷险情。

(2)接触冲刷的判别。汛期穿堤建筑物处均应有专人把守,同时新建的一些穿堤建筑物应设有安全监测点,如测压管和渗压计等。汛期只要加强观测,及时分析堤身、堤基渗透压力变化,即可分析判定是否有接触冲刷险情发生。没有设置安全监测设施的穿堤建筑物,可以从以下几个方面加以分析判别:

1)查看建筑物背水侧渠道内水位的变化,也可做一些水位标志进行观测,帮助判别是否产生接触冲刷。

2)查看堤背水侧渠道水是否浑浊,并判定浑水是从何处流进的,仔细检查各接触带出口处是否有浑水流出。

3)建筑物轮廓线周边与土结合部位处于水下,可能在水面产生冒泡或浑水,应仔细观察,必要时可进行人工探摸。

4)接触带位于水上部分,在结合缝处(如八字墙与土体结合缝)有水渗出,说明墙与土体间产生了接触冲刷,应及早处理。

2.接触冲刷险情的应急工程处理技术

(1)接触冲刷险情的应急工程处理原则。穿堤建筑物与堤身、堤基接触带产生接触冲刷,险情发展很快,直接危及建筑物与堤防的安全,所以处理时,应抢早抢小,一气呵成。处理原则是在建筑物临水面进行截堵,背水面进行反滤导水,特别是基础与建筑物接触部位产生冲刷破坏时,应抬高堤内渠道水位,减小冲刷水流流速。对可能产生建筑物塌陷的,应在堤临水面修筑挡水围堰或重新筑堤等。

(2)接触冲刷险情的应急工程处理技术。抢护接触冲刷险情可以根据具体情况采用以下几种技术:

1)临水堵截。①抛填黏土截渗。适用范围。临水不太深,风浪不大,附近有黏土料,且取土容易,运输方便。备料。由于穿堤建筑物进水口在汛期伸入江河中较远,在抛填黏土时,需要土方量大,为此,要充分备料,抢险时最好能采用机械运输,及时抢护。坡面清理。黏土抛填前,应清理建筑物两侧临水坡面,将杂草、树木等清除,以使抛填黏土能较好地与临水坡面接触,提高黏土抛填效果。抛填尺寸。沿建筑物与堤身、堤基结合部抛填,高度以超出水面1m左右为宜,顶宽2~3m。抛填顺序。一般是从建筑物两侧临水坡开始抛填,依次向建筑物进水口方向抛填,最终形成封闭的防渗黏土斜墙。②临水围堰。临水侧有滩地,水流流速不大,而接触冲刷险情又很严重时,可在临水侧抢筑围堰,截断进水,达到制止接触冲刷的目的。临水围堰一定要绕过建筑物顶端,将建筑物与土堤及堤基结合部位围在其中。可从建筑物两侧堤顶开始进占抢筑围堰,最后在水中合拢;也可用船连接圆型浮桥进行抛填,加大施工进度,即时抢护。在临水截渗时,靠近建筑物侧墙和涵管附近不要用土袋抛填,以免产生集中渗漏;切忌乱抛块石或块状物,以免架空,达不到截渗目的。

2)堤背水侧导渗。①反滤围井。当堤内渠道水不深时(小于2.5m),在接触冲刷水流出口处修筑反滤围井,将出口围住并蓄水,再按反滤层要求填充反滤料。为防止因水位抬高,引起新的险情发生,可以调整围井内水位,直至最佳状态为止,即让水顺利排出而不带走砂土。具体方法见管涌抢护方法中的反滤围井。②围堰蓄水反压。在建筑物出口处修筑较大的围堰,将整个穿堤建筑物的下游出口围在其中,然后蓄水反压,达到控制险情的目的。其原理和方法与抢护管涌险情的蓄水反压相同。在堤背水侧反滤导渗时,切忌用不透水料堵塞,以免引起新的险情。在堤背水侧蓄水反压时,水位不能抬得过高,以免引起围堰倒塌或周围产生新的险情。同时,由于水位高,水压大,围堰要有足够的强度,以免造成围堰倒塌而出现溃口性险情。

3)筑堤。当穿堤建筑物已发生严重的接触冲刷险情而无有效抢护措施时,可在堤临水侧或堤背水侧筑新堤封闭,汛后作彻底处理。具体处理技术如下。①方案确定。首先应考虑抢险预案措施,根据地形、水情、人力、物力、抢护工程量及机械化作业情况,确定是筑临水围堤还是背水围堤。一般情况是在堤背水侧抢筑新堤要容易施工些。②筑堤线路确定。根据河流流速、滩地的宽窄情况及堤内地形情况,确定筑堤线路,同时根据工程量大小,以及是否来得及抢护,确定筑堤的长短。③筑堤清基要求。确定筑堤方案和线路后,筑堤范围也即确定。首先应清除筑堤范围内的杂草、淤泥等,特别是新、老堤结合部位应清理彻底。否则一旦新堤挡水,造成结合部集中渗漏,将会引起新的险情发生。

4)筑堤填土要求。

(二)滑动险情应急工程处理技术

1.出险原因

修建在软基上浮筏式结构的开敞式水闸,主要靠自重及其上部荷载在闸底板与土基之间产生的摩阻力维持其抗滑稳定,由于下列原因,可能使水闸产生向下游滑动失稳的险情:

(1)上游挡水位超过设计挡水位,使水平水压力增加,同时渗透压力和上浮力也增大,从而使水平方向的滑动力超过抗滑摩阻力。

(2)防渗、止水设施破坏,使渗径变短,造成地基土壤渗透破坏甚至冲蚀,地基摩阻力降低。

(3)其他附加荷载超过原设计限值,如地震力等。

2.应急处理原则与技术

应急处理原则是增加抗滑力、减小滑动力以稳固工程基础。

(1)加载增加摩擦阻力。适用于平面缓慢滑动险情的抢护。在水闸的闸墩、公路桥面等部位堆放块石、土袋或钢铁等重物,需加载量由稳定核算确定,同时要注意:加载不得超过地基许可应力,否则,会造成地基大幅度沉陷;具体加载部位的加载量不能超过该构件允许的承载限度;堆放重物的位置,要考虑留出必要的通道,一般不要向闸室内抛物增压,以免压坏闸底板或损坏闸门构件;险情解除后要及时卸载,进行善后处理。

(2)下游堆重阻滑。适用对圆弧滑动和混合滑动两种缓滑险情的抢护。在水闸可能出现的滑动面的下端,堆放土袋、石块等重物,防止滑动。重物堆放位置及数量由阻滑稳定计算确定。堆重阻滑如图3-59所示。

图3-59 下游堆重阻滑示意图

(a)圆弧滑动;(b)混合滑动

(3)下游蓄水平压。在水闸下游一定范围内用土袋或土筑围堤,充分壅高水位,减小上下游水头差,以抵消部分水平推力,如图3-60所示。围堤高度根据壅水需而定,堤顶宽约2m,土围堤边坡1∶2.5,堆土截边坡1∶1,要留1m左右的超高,并在靠近控制水位高程处设溢水管

图3-60 下游围堤蓄水示意图

若水闸下游渠道上建有节制闸,且距离较近时,可关闸壅高水位,也能起到同样的作用。

(4)圈堤围堵。一般适用于闸前有较宽的滩地情况,围堤修筑高度通常与闸两侧堤防高度相同。堤顶宽应不小于5m,以利施工和抢险,圈堤边坡1∶2.5~1∶3。圈堤临河侧可堆筑土袋,背水侧填筑土戗;或者两侧均堆筑土袋,中间填土夯实,以减少土方量,土袋堆筑坡1∶1。

圈堤填筑工程量较大,且施工场地较小,短时间抢筑相当困难,一般在汛前将圈堤两侧部分修好,中间留下缺口,并备足土料、土袋等,根据洪水预报临时封堵缺口。

(三)漫溢险情应急工程处理技术

涵洞式水闸埋设于堤内,防漫溢措施与堤坝的防漫溢措施基本相同,对开敞式水闸的防漫溢措施如下。

1.漫溢原因

设计挡洪水标准偏低或河床淤积,洪水位超过闸门或胸墙顶高程,如不及时采取防护措施,洪水会漫过门顶或胸墙跌入闸室,危及闸身安全。

2.应急工程处理技术

(1)无胸墙的开敞式水闸。当闸孔跨度不大时,可焊一个平面钢架,钢架网格不大于0.3m×0.3m,用门机或临时吊具将钢架吊入闸门槽内,放置于关闭的工作闸门顶上,紧靠门槽下游侧,然后在钢架前部的闸门顶部,分层叠放土袋,迎水面旋转土工膜布或篷布挡水,宽度不足可以搭接,搭接长不小于0.2m,亦可用2~4cm厚的木板,严密拼接紧靠的钢架上,在木板前放一排土袋作前戗,压紧木板防止漂浮。具体作法如图3-61所示。

(2)有胸墙开敞式水闸。利用闸前工作桥在胸墙顶部堆放两袋,迎水面压放工膜布或篷布挡水(图3-62)。

上述堆放土袋应与两侧大堤衔接,共同挡御洪水。

为防闸顶漫溢抢筑的土袋高度不宜过高,若洪水位超过过高,应考虑抢筑围堤挡水,以保证闸的安全。

图3-61 无胸墙开敞式水闸漫溢抢护示意图

图3-62 有胸墙开敞式水闸漫溢抢护示意图

(四)泄水建筑物上下游险情应急工程处理技术

在汛期高水位时,水闸关门挡水或泄洪闸开闸泄洪,时常会出现上下游护坡、防冲槽、护底、消力池及翼墙等被淘刷、蛰陷、倾斜甚至倒塌等险情,如不及时抢护,必将危及闸涵安全。

1.出险原因

闸前遭受大流顶冲,风浪淘刷;闸下游泄流不匀,出现折冲水流,或溢洪道超标准运用;消能设计不合理,使消能工、岸墙、护坡、海漫及防冲槽等受到严重冲刷,使砌体冲失、蛰裂、坍陷形成淘刷坑。

2.应急处理原则及技术

应急处理原则是固基缓流,增强抗冲能力。

具体工程处理技术有:

(1)抛投抗冲体。在冲刷部位抛投块石、混凝土块、铅丝石笼、竹篾石笼,装土的麻袋、草包、工土布编织袋,也可抛柳石枕。

(2)土工编织布防冲。先用黄沙密实回填冲刷坑,黄沙上铺盖编织布,再用编织袋装沙压盖土工布

(3)潜锁坝。涵闸下游海漫或河床被淘刷危及建筑物安全时,可在下游修潜锁坝,用以抬高尾水位,降低水面比降和流速而防止冲刷。

(4)筑导流墙。如溢流道尾水渠接近土坝坝脚,溢洪时对坝脚产生冲刷,除对冲刷部位进行抢护外,可能时,还可用砂土袋抢筑导流墙,将尾水和坝脚隔离。

(五)裂缝及止水破坏应急工程处理技术

建筑物发生裂缝和止水设施破坏,通常会使工程结构的受力状况恶化和工程整体性的丧失,对建筑物的稳定、强度、防渗能力等产生不利影响,发展严重时,可能导致工程失事。

1.出险原因

(1)建筑物超载或受力分布不均,使工程结构拉应力超过设计安全限值。

(2)地基承载力不一或地基土壤遭受渗透破坏,出逸区土壤发生流土或管涌,冒水冒沙,使地基产生较大的不均匀没陷,造成建筑物裂缝或断裂和止水设施破坏。

(3)地震、爆破、水流脉动,使建筑物震动造成断裂、错动和地基液化,急剧下沉。

2.应急工程处理技术

对建筑物裂缝、止水破坏,渗水冒沙严重,有可能危及工程安全时,可采取下述技术进行应急处理。

(1)防水快凝砂浆堵漏。在水泥砂浆内加入防水剂,使砂浆有防水和速凝性能。防水剂的配制,按表3-3配比进行。

表3-3 防水剂配合比表

具体操作为:把水加热到100℃,然后将1~5种材料(或其中3~4种,其重量达到5种材料总重,各种材料量相等)加入水中,加热搅拌溶解后,降温到30~40℃,再注入水玻璃,搅拌均匀0.5h即可使用。配合的防水剂要密封保存在非金属容器内。

防水快凝灰浆和砂浆的配制,按表3-4配比拌制。将水泥或水泥与砂加水拌匀,然后将防水剂注入,迅速拌匀,并立即涂抹使用。

施工工艺:先将混凝土或砌体裂缝凿成深约2cm,宽约20cm的毛面,清洗干净后,在面上涂刷一层防水灰浆,厚1mm左右,硬化后即抹一层0.5~1cm的防水砂浆,再抹一层灰浆,交替填抹直至与原砌体面齐平为止。

(2)环氧砂浆堵漏。防水堵漏用的环氧砂浆,可参照表3-4配合比和程序进行配制。

表3-4 防水快凝灰浆和砂浆的配合比表

(www.daowen.com)

环氧材料的一般配制程序:

施工工艺为沿混凝土裂缝凿槽、槽的形状有3种。“V”形槽多用于竖直裂缝,“”形槽多用于水平裂缝;“”形槽一般用于顶面裂缝或有水渗出的裂缝。

浆砌石或混凝土块体砌缝以及伸缩缝渗水严重,要先将缝中腐碴、杂物清除干净,用沥青麻丝或桐油麻丝填塞并挤紧,再用水玻璃掺水泥止渗,然后用防水砂浆或环氧砂浆填充密实并勾缝。其配合比如表3-5所示。

表3-5 防水堵漏用的环氧配合比(重量比)

注 1—冷底子;2—粘贴用;3—环氧腻子;4、5—粘贴用;6—粘贴和涂层用;7—环氧煤焦油腻子用。

(3)丙凝水泥浆堵漏。以丙烯酰胺为主剂,配以其他材料发生聚合反应,生成不溶于水的弹性聚合体,用以充填混凝土或砌体裂缝渗漏流速大的堵漏。其配合比见表3-6。

表3-6 丙凝灌浆材料的配合比(重量比)

浆液的配制过程为,A液:先将称好的丙烯酰胺,NN′-甲撑双丙烯酰胺溶于40~45℃的热水中,搅拌溶解后,过滤去年沉淀物,再将称量好的β-二甲胺基丙腈加入,最后加水至总体积的一半;B液:将称好的过硫酸胺溶于水中,加水至总体积的一半,铁氰化钾用量视选定的凝胶时间而定,一般配成10%浓度的溶液。

丙凝水泥浆中的水泥用量取决于丙凝与水泥比,一般为2∶1~0.6∶1。

丙凝水泥浆配制在A液中加入所需水泥,搅拌均匀,再加B液搅拌均匀即成。

一般采用骑(裂)缝打孔,插管灌浆堵漏。灌浆压力3~5kg/cm2,可用水泥泵、手摇泵或特制压浆桶进行。

(六)闸门险情应急工程处理技术

1.失控原因

闸门变形,丝杆扭曲、启闭装置故障或机座损坏、地脚螺栓失效以及卷扬机钢丝绳断裂等原因;或者闸门底部或门槽内有石块等杂物卡阻,使闸门难以关闭挡水。有时某些水闸在高水位泄流时会引起闸门和闸体的强裂震动,它不仅危及水闸本身的安全,并由于对洪水失控,对闸下游地区将造成洪涝灾害。

2.应急工程处理技术

(1)吊放检修闸门或叠梁,如检修门叠梁放入后还漏水,可在工作门与检修门之间抛填土料,或在检修门前铺放防水布帘。

(2)框架——土袋屯堵。对无检修门槽的涵闸,根据工作门槽或闸孔跨度,焊制钢框架,框架网格0.3m×0.3m左右。将钢框架吊放卡在闸墩前,然后在框架前抛填土袋,直到高出水面,并在土袋前抛土,促使闭气。

3.闸门漏水

(1)漏水原因。闸门止水安装不善或久用失效,造成严重漏水,给闸下游带来危害。

(2)应急工程处理技术。在关门挡水条件下,应从闸上游接近闸门,用沥青麻丝、棉纱团、棉絮等填塞缝隙,并用木楔挤紧。有的还可用直径约10cm的布袋,内装黄豆、海带丝、粗砂和棉絮混合物,堵塞闸门止水与槽上下左右间的缝隙。木闸门漏水,可用布条、柏油、木条或木板等修补堵塞。

4.启闭机螺杆弯曲

(1)事故原因。对使用手电两用螺杆式启门机的涵闸,由于开度指示器不准确,或限位开关失灵,电机接线相序错误、闸门底部有石块等障碍物,致使闭门力过大,超过螺杆许可压力而引起纵向弯曲。

(2)应急工程处理技术。在不可能将螺杆从启闭机拆下时,可在现场用活动扳手千斤顶、支撑杆件及钢撬等器具进行矫直。将闸门与螺杆的连接销子或螺栓拆除,把螺杆向上提升,使弯曲段靠近启闭机,在弯曲段的两端,靠近闸室侧墙设置反向支撑,然后在弯曲凸面用千斤顶徐徐加压,将弯曲段矫直,如图3-63(a)所示。基螺杆直径较小,经拆卸并支承定位后,可用图3-63(b)所示的手动螺杆矫正器将弯曲段矫直。

图3-63 螺杆弯曲矫正

(a)千斤顶矫正螺杆;(b)手动螺杆矫正器

(七)穿堤管道险情应急工程处理技术

埋设于堤身的各种管道,如虹吸管、扬水站出水管、输油、输气管等,一般多为铸铁管、钢管或钢筋混凝土管,常会发生各种险情,危及堤防安全。

1.出险原因

(1)堤身的不均匀沉陷,造成管接头开裂或管道断裂。

(2)铸铁管或钢管壁锈蚀穿孔,漏水沿管壁冲蚀堤土,同时管内流体的吸力,将孔洞周围的堤土吸入管内泄走,造成堤身洞穴,或者管道周围填土不密实,且无截渗环,沿管壁与堤土接触面形成集中渗流,严重时堤内空洞坍陷使堤形成坍坑。

2.应急处理原则与技术

应急处理原则是临河封堵,中间截渗和背河反滤导渗。对于虹吸管等输水管道,发现险情应立即关闭进口阀门,排除管内积水,以利检查监视险情,对于没有安全阀门装置的,洪水前在要拆除活动管节,用同管径的钢盖板加橡皮垫圈栓严密封堵塞管的进口。

(1)临河堵漏。当漏洞口发生在管道进口周围,可参照本章漏洞抢险方法,用“软楔”或旧棉絮等堵塞洞进口等。有条件的地方,可在漏洞前用土袋抛筑月堤,抛填黏土封堵。

(2)压力灌浆截渗。在沿管壁周围集中渗流的情况下,可采用压力灌浆措施堵塞管壁四周孔隙或空洞,浆液用黏土浆或加10%~15%的水泥,灌浆浆液宜先浓后稀,为加速凝结提高阻渗效果,浆内可适量加水玻璃或氯化钙等。

对于内径大于0.7m的管道,可派人进入管内,用沥青或桐油麻丝、快凝水泥砂浆或环氧砂浆将管壁上的孔洞和接头裂缝紧密填塞。

(3)反滤导渗。渗流已在背水堤坡或出水池周围逸出,要迅速抢修砂石反滤层或的反滤围井进行导渗处理。

(4)背河抢作围堤,蓄水平压。

(八)实例

【实例1】 刘寨水闸位于北江大堤三水境内芦苞堤段,为四孔涵洞式引水闸。始建于1958年,初为单孔涵,后于1972年冬扩建,翌年建成四孔钢筋混凝土箱式涵。其中自上游起的第一孔建于旧涵混凝土底板上,为2.8m×2.8m方涵,涵底高程1.15m(珠基);其余三孔为3m×3m,涵底高程—0.02m,涵身分作三段,全长48m,置于天然地基上。涵顶最大填土厚度10.7m。

1985年8月,由于防雨影响,水闸于25日中午外江水位3.3m时关闭后,连续8d没有启门运行。期间水位自27日达至6.00m,6m以上水位持续到30日晨。事故发生时,外江水位5.41m,内水位2.1m。据目击者反映,凌晨5时40分左右,从水闸第四孔涌出大量泥沙浊水,接着出口右翼墙后塌孔。10min后,可听见建筑物破坏的嗤嗤声,启闭架开始倾斜,稍后堤身下陷,到7时10分,启闭架折断,大堤上游坡闸段中部位置塌一大孔,80余m长堤身塌陷,最大下沉量3m以上,横贯全堤的大裂缝在30m范围内密布,闸下进流量约8~10m3/s。

刘寨闸失事的原因是多方面的:

(1)建筑物构造上不当。水闸地下轮廓线单调,前坦、涵体均无齿墙,出口无消力池,仅后坦末端有一齿墙。而闸建筑基面以下厚2~5m的淤质沙壤土层,其粉、砂粒含量一般在80%以上,其不均匀系数Cu曲率系数C c一般不满足C u>5和Cc=1~3条件,根据工程经验,属级配不良的土,容易产生渗透破坏。尽管水闸设计时的渗径系数按勃莱法计算可达9.9,但实际上,由于前坦与涵体之间的接缝没有止水措施,涵段的分缝不设止水片,因此水闸的防渗长度十分不足。分缝不设止水片是一个致命伤,是导致渗径短路的直接原因。此外,出口护坦排水孔达10cm,而护坦下部施工时没有实现设计要求,没有铺设反滤,造成排水不良,这也不利于防渗安全。

(2)忽视了施工造成的地基缺陷的补救处理。水闸扩建施工时的地基多处发生管涌流沙,以致基坑无法挖到设计高程。浇筑混凝土时,第四孔第一段末端的4m处基础底部有喷孔,素混凝土垫层被淘空下沉约8cm,面积4~5m2(水闸破坏后横向拆断正发生在此处)。据施工人员回忆,涵身下游一侧基坑底部曾设碎石导水沟至出口右翼墙底板下以导出渗水,而这些在覆盖前都没有被认真清理,使翼墙底板建成当年已喷水冒沙,多年来翼墙后常有塌孔。水闸建成后没有采取任何工程措施如回填灌浆等以处理管涌流沙对地基的破坏。事实上,上述的地基扰动缺陷或人为的渗水通道,足有产生渗径短路的可能,水闸破坏最先出现在下游侧边孔,不是偶然的。水闸的回填土均为沙性土,当年施工时多组民工划分成零碎地段,接合面上料没夯实,这无疑给水闸及大堤造成隐患。

(3)多年来管理部门对水闸存在的问题未能充分认识,未引起足够重视,未能采取有效措施。1973年冬,已发现涵内分缝局部分离,最大1~2cm,严重渗漏,喷出水柱射程近1m,并有喷沙,后用尼龙纱团嵌入,用水玻璃水泥砂浆封闭,当时略有效果。但以后十多年中,分缝仍渗漏严重,亦有喷沙,出口右翼墙时有塌孔。管理部门曾先后3次在闸顶堤身灌浆,如1984年底的一次,灌入水泥5t,黄黏土30余m2。而1985年1月在外水位1.8m,内水位1.2m时,涵内各处分缝仍有渗水,其中第四孔分缝局部呈喷射状。但这些情况,仍未能引起有关部门足够重视。水闸的管理归属几度变易,而近年水闸的4名管理人员中,业务知识不多,个别人员责任心不强,也需要从中吸取教训。

【实例2】 2008年6月17日清晨7时许,南庄镇水利巡防人员巡堤时发现泵站有管涌、渗水迹象,下水摸查发现,后闸清污机、检修闸与进水前池斜坡末段接缝处出现管涌渗漏3处,并伴有粉砂带出。而泵站底板分缝处的隔水橡胶已被冲破,下渗了10 cm。罗格围内居住的南庄镇罗南村数万居民和外来人口共计近10万人,一旦堤坝出现危险后果不堪设想。

罗南泵站是禅城区重要的排涝水利工程,地处禅城区南庄的北江下游罗格围,是佛山的重要历史险段,在2005年6月的特大洪水中罗格围曾出现了管涌险情。如果管涌持续,不但水利工程受损,还会掏空堤坝。

罗格围附近地下20~30m处都是流沙地质,汛期一到,外江水位高于内河水位,导致水压增高,所以容易出现险情。

6月17日8时20分,南庄镇三防指挥部有关领导、各组人员赶赴现场。民兵轻舟分队的5名蛙人也迅速赶至现场潜水探查管涌的具体位置。经过水利专家组现场会商,有关人员对泵站内侧河涌迅速进行围堰。短短一个小时内,抢险人员用沙袋围起了2m的围堰区,10时许,4台抽水泵运转,将围堰区水位抬高,内外江水位落差造成的压力随之减低。10时30分,又有100名武警官兵赶赴现场参与抢险。

与此同时,抢险人员驾橡皮艇在水面投入沙包,对3处渗漏处进行堵塞。罗南村民也自告奋勇地前来支援抢险。附近一家陶瓷厂便组织了近200名员工前来扛沙包,至6月17日下午1时45分排除险情。

【实例3】 安徽省凤阳县鲍家沟闸是一座3孔×3.5m浆砌块石拱式涵洞,于1978年汛前建成。原涵每孔净宽3m,顶拱矢高1m,底拱矢高0.3m,最大净高3.5m,净面积9.33m2。洞身长22m,另闸门室长3m,分三段设两道止水缝。为防止闸门漏水,闸门型式采用倾斜式带上铰的钢筋混凝土拱形转动门。排涝出口的淮河侧采用沉井消能。1979年补建启闭机房。闸身地基为粉砂。

1982年7月12日中午,鲍家沟的淮河水位18.65m,相应内河水位14.70m,在沉井东岸平连拱面墙3m以远处发生1号塌坑,坑口面积3m×4.8m,深1.5m。下午在闸门室东南角1m以远处堤坡上发生2号塌坑,坑口直径2m,深1.5m。28日在此处堤顶上发生过路人陷落的3号塌坑,坑口直径0.5m,深1.2m,随后发生碗口大的5号塌坑并由1号塌坑不断发展到4号大塌坑,坑径约6m,南到堤顶,北到离淮河边1m。同时,在闸门室的上部启闭机房的东墙发生开裂,闸门室南面的堤顶和堤坡上连续发生沿堤线方向的纵裂缝,其中堤顶北缘一条最粗最长。闸门室的西南角在29日发生一群碗口大的6号、7号、8号、9号小塌坑,堤坡上发生三道东北向细裂缝及坑径近2m的10号塌坑。当时,涵洞的闸门是关闭的,在三孔涵洞的出口都能观察到有成束的明显混水流出。事后,当淮河水位下落时,在闸门室正南的堤顶上发生两道垂直堤线的横裂缝,其中东侧一道粗,西侧一道细,两者之间成为低洼地形。

(1)毁损情况。

1)闸门室严重断裂:闸门的平底板有两道通开模缝,一道在闸门室底板与沉井接触处,另一道在闸门门坎附近。裂缝西边窄东边宽,前一道缝宽有50~150mm,后一道宽约30~50mm。闸底板两侧闸墙上的修理门槽处各有一道竖裂缝,西闸墙上的缝宽约30~50mm,东闸墙上的缝宽有150mm。启闭机房的东墙上有斜伸的有裂缝,西墙及闸门室的梁、柱也都有裂缝。闸门室与沉井段的东翼墙上平连拱拱脚与直墙裂缝宽有150mm。闸门室的平底板以下,撬开底板检查,发现底板下全部脱空,在深1m以下露出洁净的中小乱石,不见地基原土。

2)3 孔涵洞有四道横向环裂缝,其中两道在止水缝处,一道在两止水缝之间,另一道在内河侧离涵洞进口1.6m附近,为不完全的环缝。其中,底板的裂缝上下有几毫米的高差。在洞身的西边墙上有一道斜裂缝,靠闸门室侧的涵洞顶上还有几道纵裂缝。

3)闸门室段涵洞顶的挡土墙,沿每孔墙上都有1~2道距中竖缝伸延至拱顶上方再倾斜至拱脚。

(2)失事原因分析。由于该工程施工的原始记录及竣工资料不齐全,现仅根据已有的设计图纸及部分有关人员回忆和现场检查等资料,浅析如下:

1)沉井段用两个8m×10m、深4.4m的浆砌块石沉井,两个沉井之间留有宽为16cm的缝隙。在沉井顶部的东、西侧做有两个距度分别为6.2m及3.3m,矢高分别为1m及0.5m的拱,在拱上砌筑3.2~6m高的平连拱式的八字翼墙。这两个拱的推力分别由沉井的南、北井壁来承担。另外,平连拱挡土墙的拱推力,北面由重力工挡土墙承担,南面由50cm厚的一道墙通过沉降缝传递到闸门室的闸墙。由于沉井上部荷载分布不均匀,使地基承载力的分布也不均匀;另外,由于该处沉井不能起消能作用,在排涝时使沉井附近土壤受到冲刷,因而发生不均匀沉降,导致沉井上部平连拱挡土墙的拱及墙产生裂缝。

沉井在施工下沉过程中,井壁外围四周中的土不断剥落,待沉完后,在沉井的四周形成塌坡深达1m左右,据了解,这些塌坡部分是用乱石填满的,这样,造成了渗透水流运的通路。

闸门室长3m、浆砌块石底板厚0.4~0.7m,东西闸墙高6~7m,均采用平连拱挡土墙。这些建筑物与洞身成为一个整体而没有分缝,该处底板净跨10.84m(没有中墩分隔),长2m,宽长比约为5.4。它在外荷载的作用下成为悬臂板,其应力已远超过浆砌块石的允许值。由于底板在门坎附过横向裂缝,大量的流土经过沉井外围的乱石通路,从底板的断裂处涌出,土在流动过程也可能把东闸墙北面的底板下的土带走,造成平连拱挡土墙的北脚处断裂;以致启闭机记诉东墙及其他部位产生断裂。另外平连拱挡土墙的北面水平推力通过沉降缝传递到平连拱八字翼墙上,传递也加速了裂缝的开展。

上述的闸墙及翼墙均采用浆砌块石平连拱挡土墙,由于拱内填土接触面难免要发生沉除缝隙,因而减少了侧向绕渗的渗径;且该种结构型式对变位较敏感,容易产生裂缝。

2)启闭机的载荷通过墙、柱、梁,北面传到沉井,南面传到涵洞顶墙,东西两面则传到闸墙,使四面地基受力不均匀;同时,由于沉井与闸身有缝分开,故启闭机房的四面墙及梁、柱容易产生裂缝。

3)洞身为3孔浆砌块石的顶、底拱形结构,孔径3m、孔高3.5m,顶拱矢距比为0.33,拱厚0.5m,反拱底板矢距比0.1,拱厚0.4m,边墩厚0.8~1.0m,中墩厚0.8m,边墩及中墩的基础宽度分别为1.4m及1.2m,最大填土高6.5m,地基反力以及顶拱的水平推力和底抵的水平推力均甚大。这些水平推力得不到足够的外力平衡,因此拱脚可能要发生位移。另外砌石结构的质量不易控制,亦促使顶拱及底拱产生纵向裂缝。

洞身全长22m,根据原图采用两条止水缝这些缝的细部处理没有查清,由于上部荷载不均匀,洞身发生不均匀沉降;加之浆砌块石质量的不均匀性,使洞身发生多处横向裂缝。

从失事过程及毁损的情况来看,由于在粉砂地基上全部采用浆砌块石结构及某些结构布局的不合理,致使闸身各部位产生裂缝,使渗径短路,因而发生流土。大量的流土发生在排涝出口淮河侧的沉井段及闸门室段东面平连拱挡土墙后,流土估计在紧靠闸门后的底板横向断裂处逸出,以致产生这次汛期毁损事故。

(3)抢险措施。7月27日午闸身岸坡塌陷的险情出现以后,管理单位即严密监视并及时向县局汇报。当天下午险情发展,塌坑加剧,省、地、县各级防汛机构得悉后均高度重视,地、县领导以及有关人员纷纷连夜赶到现场,立即采取抢险紧急措施:

1)停止排水:当时一级站有8台机子在排水,当即停排,以减少内外水位差。

2)堵住塌坑及裂缝:27日发生的1号塌坑,当即用草包麻袋装土堵口,但不见成效。当时正值解放军舟桥部队路过,协助用两块作坦克护罩的大尼龙帆布盖住洞口,上堆草包填坑堵口,其他塌坑及裂缝也都用土及草包填堵。但塌坑的填堵反复多次,每次填塞后约1h又塌陷,水流呈旋涡状将填土吸入塌坑,又由民工填抛草袋奋力将塌坑填塞,如此反复多次。随着闸后内河侧封闭堤的堵口完成。水位差减小,塌方次数减少。

3)于闸后内河临时抢筑封闭堤:最多时用8台推土机日夜不停地堆土筑堤,于28日晚10时合拢断流,31日封闭堤顶筑到高20.5m。

【实例4】 2008年6月,西江、潭江受上游大雨、暴雨天气影响,水位继续抬高,加上6月18~21日为天文大潮期,防汛形势十分严峻。6月16日凌晨,广东省江门市新会区睦洲牛牯田水闸出现险情。值班人员发现水闸边出现漏洞,水流向闸内两侧急涌。新会区三防指挥部接报后,迅速组织人员抢险,牛牯田村的村民男女老少齐上阵,合力以沙包等填堵漏洞。当日上午7时,堵塞漏洞工作初步完成,抢险人员用杉木在原旧闸处新筑了一个临时闸门,以抬高水位,减少内外水位差。

到6月16日上午11时30分牛牯田水闸外江水位达3.63m,水的上涨速度较快,水闸的两侧也开始出现险情,经蛙人潜入水中察看险情,判定为漏洞险情。到6月16日下午2时30分,牛牯田水闸按原定的抬高水位减少内外水位差的抢险方案,经过有关部门和村民的合力抢险,基本控制了险情。据悉,这次抢险共用沙包1万包、杉木80条、棉胎50张、土工布300m2、泥80m3,出动抢险人员400多人,勾机1台,抢险运输车辆10台。

【实例5】 2005年6月25日上午9时,广东省中山市三角镇深河水闸管理员在巡查堤段和水闸时,突然发现深河水闸闸后底板反滤层不断有浑浊水往上冒泡,当即向镇三防部门汇报。现场指挥部首先派出熟悉水性的水利所职工潜入水底摸查,据潜水人员反应,感觉水下有一股水带着沙往上涌,初步判断发生“管涌”。随后现场指挥部抽调200多名抢险队伍赶往下深河水闸抢险,同时调度防洪物资送往抢险现场。现场指挥部通过对当时施工图纸的研究,并结合现场潜水摸底了解的情况,决定先用一层土工布做隔滤层,抛沙袋沉入水底压住土工布,两边用竹围围住,再抛沙袋压住围脚,然后中间铺一层砂,再铺一层碎石。6月25日下午17时,深河水闸险情得到控制。

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