水利工程搶險實例及對建管工作的啟示

詹 蓉

（珠海市斗門區(qū)城鄉(xiāng)防洪設施管理和技術(shù)審查中心,廣東 珠海 519000）

1 聯(lián)圍工程概況

珠海市斗門區(qū)位于西北江三角洲西南部,珠海市西部,磨刀門到崖門之間,是西江干流入海口門區(qū)。珠江出海口八大門中的五門（崖門、磨刀門、雞啼門、坭灣門、虎跳門）經(jīng)過斗門。全區(qū)的主要海堤分別為：白蕉聯(lián)圍、乾務赤坎大聯(lián)圍斗門段、小林聯(lián)圍斗門段、四小聯(lián)圍（三沙聯(lián)圍、竹銀聯(lián)圍、上橫聯(lián)圍、大沙聯(lián)圍）,總長211.938 km。白蕉聯(lián)圍、竹銀聯(lián)圍東臨的磨刀門水道,是西江主要出海水道,也是斗門區(qū)與中山市的分界河道。水道斗門河段北起螺洲溪口,南至鶴洲北,全長33.53 km。磨刀門水道至橫琴石欄洲入海是珠江的主要入海口門,其泄洪、排沙量居八大入海口門之冠,徑流量豐沛,過境水量充足,是斗門區(qū)最重要的淡水資源。

2 險情及搶險概況

據(jù)水利部通報,2022年6月17日至21日的西江上游發(fā)生強降雨,2022年6月19日8時,珠江流域西江干流廣西梧州站水位漲至20.95 m,超過警戒水位2.45 m,相應流量34500 m3/s,編號為“西江2022 年第4 號洪水”[1]。

2022年6月19 日起,位于斗門區(qū)的西江干流開始出現(xiàn)持續(xù)的高水位。位于四小聯(lián)圍、白蕉聯(lián)圍上等多個外江泵站：葫蘆坦泵站、瑞福泵站、竹洲泵站、十八頃北泵站、忠信泵站等多座小型泵站先后出現(xiàn)管涌險情,部分外江水閘出現(xiàn)閘門漏水情況。

6月24日,西江4號洪峰過境珠海市斗門區(qū),同日磨刀門水道竹銀站點出現(xiàn)最高潮位1.78 m,超藍色警戒潮位0.12 m。連日來外江堤防一直處于高水位運行狀態(tài)。

2.1 葫蘆坦泵站險情及搶險概況

位于白蕉聯(lián)圍的葫蘆坦泵站于6月19日值班巡查人員發(fā)現(xiàn)管涌滲漏,進水前池內(nèi)出現(xiàn)涌水點,之后立即上報當?shù)厮芾硭ｋS著管涌的持續(xù)擴大,泵站出水方涵底部,兩側(cè)被淘空,涌水量呈擴大趨勢。水利管理所立即組織附近村民迅速開展搶險工作：采用混凝土臨時封堵崩塌口,外側(cè)鋪彩條布減少涌水量,防止災情的進一步發(fā)展；并隨即調(diào)配小型灌漿設備連夜灌水泥粘土漿堵漏。但因堤身淘空范圍大,涌水量流速較大,所灌漿液被水流帶出,未能達到預期效果。

6月21日,方涵右側(cè)的砌石防洪墻出現(xiàn)局部崩塌,大量的水流從崩塌處涌入。在無法控制險情的情況下,水利管理所人員采用了彩條布封住崩塌口,外用沙袋配合現(xiàn)場配制的混凝土堵漏,控制住崩塌處的進一步擴展。

6月22日,進一步組織搶險工作。搶險的主要方案為：在泵站出水涵的外江側(cè)采用淤泥（黑泥）封堵涌水通道,控制住涌水量后繼續(xù)灌漿堵漏。6月23日凌晨開始在外江拋填淤泥,至下午約2∶00,涌水量明顯減少,基本控制住險情。隨后,采用彩條布覆蓋淤泥,防止被堵漏淤泥被外江洪水沖走。本次共拋填淤泥近1000 m3。6月25日,西江4號洪峰過境后,外江水位稍降,繼續(xù)開始灌漿堵漏工作。6月26日下午,泵站進水前池內(nèi)的滲漏點停止涌水。

2.2 瑞福泵站險情及搶險概況

位于蓮洲鎮(zhèn)大沙聯(lián)圍瑞福泵站于6月20日發(fā)現(xiàn)滲漏險情。泵站內(nèi)側(cè)的進水前池出現(xiàn)涌水逸出點,外江側(cè)出現(xiàn)肉眼可見漩渦。6月21日,開始組織瑞福泵站搶險工作。

主要搶險方案為：外江側(cè)的滲漏范圍內(nèi)施工松木樁,形成保護圈；在保護圈內(nèi)拋填淤泥堵漏；采用彩條布保護堵漏淤泥。內(nèi)側(cè)采用袋裝砂制作“圍井”將滲漏點封閉,平衡內(nèi)外水壓,減少滲透破壞。

瑞福泵站搶險過程中未發(fā)生堤岸崩塌現(xiàn)象,但涌水量大,情況緊急。連夜組織管理人員、專家和搶險隊伍搶險。至6月23日,滲水量持續(xù)減少,基本控制住險情。

3 本次險情分析及經(jīng)驗總結(jié)

3.1 險情分析

本次發(fā)生的險情具有明顯的共性,即在小型泵站的穿堤建筑處發(fā)生滲透破壞。經(jīng)查閱泵站的建設資料可知,泵站的出水方涵均采用鉆孔灌注樁作為承力樁。灌注樁底部打入較為堅硬的巖層,工后沉降量較小。

珠海地區(qū)的外圍海堤多為二十世紀六七十年代圍墾初步成形,后經(jīng)逐年加高培厚形成現(xiàn)狀海堤。堤基均為較深厚的海相沉積淤泥,含水量高、壓縮性大,力學指標差,觸變性靈敏是海相沉積淤泥的顯著特點。同時,淤泥滲透性差,致使孔隙水難以排出,固結(jié)速度緩慢。從海堤初步成形開始,堤身地基一直在緩慢沉降。至今已超40 年,但絕大部分堤身的沉降仍未完全停止。

在海堤的穿堤建筑建設時,為保持建筑的穩(wěn)定,控制沉降量,多采用剛性樁作為基礎(chǔ)承力樁。當臨近堤身發(fā)生固結(jié)沉降時,帶動建筑基礎(chǔ)沉降,發(fā)生地基脫空現(xiàn)象,形成滲漏通道。隨著滲漏的持續(xù),滲漏通道持續(xù)擴展。特別是持續(xù)高水位時,特別容易出現(xiàn)水流淘空堤基的現(xiàn)象,導致潰堤的發(fā)生。

滲透破壞發(fā)生的示意圖見圖1。

圖1 此次險情滲透破壞發(fā)生的示意圖

3.2 經(jīng)驗總結(jié)

7月2日,2022 年第3 號臺風“暹芭”登陸廣東電白,斗門區(qū)全區(qū)平均雨量99.5 mm,最大雨量白蕉鎮(zhèn)149.8 mm。本輪降雨期間,對前期發(fā)生險情的工程進行重點巡查工作,葫蘆坦泵站、瑞福泵站均未發(fā)現(xiàn)滲漏情況,表明上一輪搶險工作灌漿效果良好,應對措施有效。

通過本次的搶險工作,筆者總結(jié)出如下的經(jīng)驗：

1）加強日常巡視上報

巡查人員要形成嚴密、高效的巡查網(wǎng)絡,能隨時掌握轄區(qū)內(nèi)的工情、險情,并做好巡查記錄。發(fā)現(xiàn)險情時應迅速判明情況,及時報告,并在現(xiàn)場做好標記及警戒,便于加強檢查。越是極端天氣越是需要增加巡查頻次,確保巡查效果,一旦發(fā)現(xiàn)險情,或者已穩(wěn)定的險情再次發(fā)生了變化,應第一時間向上級反饋現(xiàn)場情況,相關(guān)負責人必須立即趕到現(xiàn)場研究險情,面對情況復雜的險情應請示上一級水行政主管部門組織相關(guān)專家及應急部門共同參與。

2）合理制定搶險方案

（1）外側(cè)堵漏

發(fā)生管涌險情,搶險工作第一步先堵住臨河漏源,要想堵住漏源,必先探明漏源。探明漏源,可采取查看漩渦或進行水下探摸以及儀器探測等。探明漏源后采用軟簾蓋堵、軟楔堵塞或是淤泥封堵等方式進行漏源封堵。

（2）圍井平壓

在內(nèi)河側(cè)通過編織袋或麻袋裝土搶筑圍井并外包彩條布,無需填筑反濾料。該方式主要是靠通過抬高管涌區(qū)內(nèi)的水位來減小堤內(nèi)外的水頭差,從而降低滲透壓力,減小出逸水力坡降,減少滲透破壞造成進一步的險情。

4 結(jié)論與建議

水利工程是關(guān)系人民生命財產(chǎn)安全的民生工程,險情發(fā)生時,需要制定適宜且有效的方案,采取針對性的措施,避免險情被不斷擴大而帶來無法控制的風險。當然,如果在工程建設前期的設計階段就能預判出運行期的風險,采取相應的預防性措施,將運行期的隱患點提前解決,而在運行期借助信息化手段精準判斷隱患點,就更能減少險情發(fā)生的可能性,進一步提升水利工程的可靠性、安全性。因此,針對水利工程的建設與運行管理過程特提出以下幾點建議,供相關(guān)工程參考使用。

4.1 建議優(yōu)化水利工程防滲措施

珠海市臨近河海的水利工程大都是軟土地基,為保持穿堤建筑的功能不受影響,需要采取工程措施控制沉降,而周圍引堤的堤基沉降量大,持續(xù)時間長。穿堤建筑與周圍引堤之間的不均勻沉降是不可避免的。為避免發(fā)生基礎(chǔ)脫空引發(fā)滲透破壞,現(xiàn)常用的方法有兩種：

（1）在建筑外江側(cè)的底板下設防滲帷幕

一般采用鋼板樁或塑鋼板樁防滲墻,板樁伸入底板一定深度。在發(fā)生不均勻沉降時,防滲墻仍可與建筑底板形成防滲結(jié)構(gòu),可大幅度的減少滲流水量,減緩滲透破壞的發(fā)生。

（2）預留灌漿孔

在建筑物墩墻和底板上預留灌漿孔。若墩墻上預留有灌漿孔,則可在滲透破壞發(fā)生的第一時間內(nèi)采取措施,精準堵漏。

4.2 建議加強水、雨情預報機制

利用水庫、水閘標準化管理體系數(shù)據(jù),依托市、區(qū)三防應急指揮系統(tǒng),及時掌握當前的雨情、水情、江河等基本情況,以便提前做好準備工作。

4.3 建議加強基層防汛搶險培訓

目前大多中小型水利工程管養(yǎng)單位為基層水利部門,管養(yǎng)人員的經(jīng)驗及辨識險情的能力參差不齊,而往往阻止險情擴大的關(guān)鍵時期正是初期,因此,應為基層管養(yǎng)人員開展專業(yè)的培訓和訓練,以基層內(nèi)容為主,讓他們會查險、能識險、會搶險,讓他們在第一時間做好緊急處置,盡量為更專業(yè)人員爭取更多的時間[2]。

4.4 建議運用信息化技術(shù)做好日常監(jiān)測

巡堤檢查技術(shù)要求中明確規(guī)定“六查”：即堤頂、 迎水坡、背水坡、堤腳、背水坡平臺及平臺外一定范圍為重點巡查區(qū)域。然而在具體實施過程中,由于人力配備不足、地形條件復雜等原因,對迎水坡的巡查往往不到位[3],水下部分更是成為巡查的盲區(qū),導致堤身漏洞險情發(fā)現(xiàn)不及時而大大增加了搶險的難度。

為應對新時期水利工程規(guī)模大、致險因素復雜、病害隱蔽等特點,在安全檢測和隱患排查技術(shù)方面,根據(jù)工程表觀、水下和內(nèi)部檢測需要,將地球物理探測技術(shù)結(jié)合無人機、水下機器人及物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)（如無人機載智能化快速巡檢技術(shù)、磁電阻率法及水下高密度電法）等,通過解析工程表觀和內(nèi)部的特征信息,可快速有效判斷工程安全狀態(tài)和存在的病險,是水利工程安全檢測的新技術(shù)、新方法,可為水利工程安全運行和信息化運行管理提供可靠的技術(shù)支撐[4],也能更快速、精準地判斷病險工程,提前進行工程除險加固。